合肥地鐵2號(hào)線PIS系統(tǒng)TD-LTE車地?zé)o線干擾分析

汪成林 （合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

1 概況

地鐵乘客信息系統(tǒng)（PIS）是一個(gè)多媒體資訊發(fā)布、播控與管理平臺(tái)。能發(fā)布乘客導(dǎo)乘信息、列車到站信息、票務(wù)政策信息、乘車指引、換乘信息、運(yùn)營(yíng)安全信息等運(yùn)營(yíng)服務(wù)信息；為乘客提供豐富的資訊與娛樂信息，包括天氣預(yù)報(bào)、時(shí)事新聞、電視節(jié)目等。承載的信息有列車故障信息、列車火災(zāi)報(bào)警信息、車載視頻監(jiān)控圖像信息、車載PIS信息等。合肥地鐵2號(hào)線，正線全長(zhǎng)27.8km，24座車站（全地下），1座控制中心（與 1、3、4、5號(hào)線共用），1座車輛段，1座停車場(chǎng)，已于2017年12月載客運(yùn)營(yíng)。PIS系統(tǒng)車地?zé)o線采用TD-LTE技術(shù)。合肥地鐵2號(hào)線1.8G TD-LTE RRU與800M TETRA共用漏纜，所申請(qǐng)的頻率為1790MHz～1805MHz，15MHz頻寬。

2 TETRA干擾及措施

因合肥地鐵2號(hào)線1.8G TD-LTE RRU與800M TETRA共用漏纜方案。TETRA系統(tǒng)對(duì)TD-LTE的干擾分析，包括：雜散干擾，TETRA基站的帶外雜散落入TD-LTE的接收機(jī)帶內(nèi)，造成TD-LTE基站的帶內(nèi)噪聲抬升；阻塞干擾，TETRA基站的載波功率阻塞TD-LTE基站接收，TETRA載波信號(hào)位于TD-LTE的帶外，但對(duì)于TD-LTE是一個(gè)強(qiáng)的帶外阻塞信號(hào)。TD-LTE系統(tǒng)對(duì)TETRA的干擾分析，同樣包括：雜散干擾，TD-LTE基站的帶外雜散落入TETRA的接收機(jī)帶內(nèi)，造成TD-LTE基站的帶內(nèi)噪聲抬升；阻塞干擾，TD-LTE基站的載波功率阻塞TETRA基站接收，TD-LTE載波信號(hào)位于TETRA的帶外，但對(duì)于TD-LTE是一個(gè)強(qiáng)的帶外阻塞信號(hào)。

2.1 TETRA系統(tǒng)對(duì)TD-LTE

TETRA基站帶外離散雜散的輻射指標(biāo)為-36dBm(100kHz的測(cè)量帶寬)，經(jīng)過4功分器（按6dB計(jì)算）后為-42dBm。TD-LTE的靈敏度按照-101.5dB，信道帶寬5MHz，熱噪聲功率底為-107dBm。如果允許TD-LTE基站靈敏度惡化3dB，則可接受的干擾電平為-107dBm，經(jīng)考慮，則需要：-42-（-107）+10lg（5/0.1）=82dB，即 POI的 800MHz通道濾波器在1.8GHz處的抑制為82dB。TETRA基站發(fā)射功率為25W，44dBm，經(jīng)過4功分器（按6dB計(jì)算）后為38dBm。TD-LTE的帶外阻塞指標(biāo)按照一般性要求為-15dBm。參考對(duì)800MHz頻段的抑制要求為16dBm，因此只要POI的1.8G通道對(duì)800MHz的隔離抑制度按照一般性要求需要達(dá)到53dB即可滿足要求。按照共站安裝指標(biāo)要求，只需要達(dá)到22dB。

2.2 TD-LTE系統(tǒng)對(duì)TETRA

TD-LTE基站帶外離散雜散的輻射指標(biāo)一般性要求為-36dBm(100kHz的測(cè)量帶寬)，按照共站安裝要求為-52dBm（1MHz的測(cè)量帶寬）等效為-42dBm(100kHz的測(cè)量帶寬)。考慮功放輻射底電平為-13dBm/100Hz,經(jīng)濾波器55dB抑制，實(shí)際輸出-68dBm/Hz。TETRA基站靈敏度為-119dBm，信道帶寬25kHz，熱噪聲功率底為-130dBm。如果允許TETRA基站靈敏度惡化3dB，則可接受的干擾電平為-130dBm，同時(shí)計(jì)入4功分器插損（按6dB計(jì)算），則需要：-36-6-（-130）+10lg（0.1/0.025）=82dB。即 POI的1.8GHz通道濾波器在800MHz處的抑制按照一般性要求為82dB，按照共站安裝指標(biāo)要求，需要達(dá)到76dB。TD-LTE基站發(fā)射功率為 40W（46dBm）。TETRA的阻塞指標(biāo)為-40dBm，TETRA基站濾波器對(duì)1.8GHz頻率的抑制按照10dB考慮，同時(shí)計(jì)入4功分器插損（按6dB計(jì)算）。因此可以計(jì)算得出，46-(-40)-10-6=70dB。即：需要POI的800MHz濾波通道對(duì)1.8G的隔離抑制度需要達(dá)到70dB。

綜上得出：TD-LTE對(duì)TETRA雜散隔離需求至少87 dB，TD-LTE對(duì)TETRA阻塞隔離需求至少53 dB；TETRA對(duì)TD-LTE雜散隔離需求至少 88 dB，TETRA對(duì)TD-LTE阻塞隔離需求至少70dB。

3 民用無(wú)線干擾及措施

3.1 頻段占用情況

地鐵TD-LTE系統(tǒng)采用的1.8G頻段是1785MHz-1805MHz（信部無(wú)函 [2003]408號(hào)文件《關(guān)于擴(kuò)展1800MHz無(wú)線接入系統(tǒng)使用頻段的通知》），該頻段占用情況如下圖：

DCS1800系統(tǒng)的頻率是上圖 1710～1755MHz/1805～1850MHz頻段，靠近地鐵TD-LTE系統(tǒng)的是中國(guó)移動(dòng)1805～1830MHz的DCS1800系統(tǒng)下行發(fā)射頻段。電信FDD-LTE將采用了1755～1785MHz頻段作為FDD LTE上行發(fā)射頻率。考慮中國(guó)電信FDD-LTE的基站進(jìn)行大規(guī)模部署，因此有必要將1785～1790MHz預(yù)留出來作為保護(hù)帶。

3.2 合肥電信運(yùn)營(yíng)商使用頻段

合肥移動(dòng)：GSM上行 890～909MHz，GSM下行935～954MHz；TD-LTE 2320～2370MHz。 合 肥 電 信 ：CDMA 上行 825～835MHz，CDMA 下行 870～880MHz；FDD-LTE 上行 1765～1785MHz、1920～1940MHz，F(xiàn)DD-LTE 下行 1860～1880MHz、2110～2130MHz；合肥聯(lián)通 ：GSM 上 行 1735～1745MHz，GSM 下 行 1830～1840MHz；WCDMA 上行 1940～1965MHz，WCDMA 下行 2130～2155MHz；FDD-LTE 上 行 1745～1765MHz，F(xiàn)DD-LTE 下行 1840～1860MHz。

3.3 與DCS1800干擾分析與措施

DCS1800對(duì)1.8G TD-LTE的干擾主要考慮兩種

①雜散干擾。如上圖所示，DCS1800基站發(fā)射出來的下行信號(hào)，除了在1805～1830MHz范圍內(nèi)的GSM載波，在1805MHz以下的頻段內(nèi)也會(huì)發(fā)射出無(wú)用雜散信號(hào)，稱為帶外輻射。DCS1800在1785～1805MHz范圍內(nèi)的帶外輻射，與TD-LTE的頻段相同，形成了同頻的帶內(nèi)干擾。

②阻塞干擾。DCS1800基站在1805～1830MHz范圍內(nèi)的GSM載波，即使經(jīng)過TD-LTE接收濾波器的抑制衰減后，仍然會(huì)進(jìn)入TD-LTE接收機(jī)，形成了帶外的干擾，因?yàn)檫@種帶外干擾與TD-LTE不是同頻，因此主要表現(xiàn)為阻塞干擾，只要不造成對(duì)TD-LTE接收機(jī)的阻塞，就不影響TD-LTE系統(tǒng)的正常工作。

查閱DCS1800系統(tǒng)的頻譜限值與LTE基站對(duì)接收帶外阻塞指標(biāo)的要求，得出如下表要求。

綜上合肥地鐵2號(hào)線項(xiàng)目實(shí)施前，地鐵公司通過與合肥移動(dòng)公司溝通，要求中國(guó)移動(dòng)不將DCS1800引入到區(qū)間和站臺(tái)，避免相互干擾。

4 公安消防無(wú)線干擾及措施

合肥地鐵2號(hào)線公安消防無(wú)線采用350MHz PDT數(shù)字集群系統(tǒng)，通過無(wú)線網(wǎng)關(guān)與地面公安消防無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)，采用獨(dú)立組網(wǎng)，與TD-LTE系統(tǒng)不存在合用天饋線及漏泄電纜。350MHz PDT與1.8G Hz TD-LTE系統(tǒng)主要干擾：阻塞干擾和雜散干擾。查閱2號(hào)線線PDT與LTE設(shè)備參數(shù)，為減小阻塞干擾措施，要求各基站、移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的隔離度指標(biāo)不低于69dB（基站通過外接雙工器實(shí)現(xiàn)，其收發(fā)隔離度指標(biāo)不低于70dB）；根據(jù)相關(guān)資料以及以往工程經(jīng)驗(yàn)為了保證基站收發(fā)隔離度，2號(hào)線設(shè)置全向天線時(shí)需保證收發(fā)天線間距（垂直方向）大于5 m，基站加雙工器使收發(fā)隔離度大于70dB。同樣為減小雜散干擾措施要求：配置各基站及相鄰基站頻率時(shí)，將保證任意兩載頻之間的間隔大于 10個(gè)信道間隔（10×25KHz＝250KHz）以上；基站及移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)的雜散輻射指標(biāo)不大于-36dBm（基站），-33dBm（移動(dòng)臺(tái)）；基站及移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)的寬帶噪聲限值指標(biāo)不大于-80dBc（基站），-75dBc（移動(dòng)臺(tái)）；保證基站接收機(jī)的寄生響應(yīng)抗擾性指標(biāo)不低于70dB，移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)的寄生響應(yīng)抗擾性指標(biāo)不低于67dB；基站及移動(dòng)臺(tái)處于接收狀態(tài)時(shí)的無(wú)用傳導(dǎo)發(fā)射及無(wú)用輻射發(fā)射指標(biāo)不大于-47dBm。

5 與地面同頻率TD-LTE干擾分析

2號(hào)線在實(shí)施前，合肥地鐵公司通過合肥市無(wú)線電管理委員會(huì)了解到，目前合肥城管信威LTE系統(tǒng)使用的頻率與合肥地鐵2號(hào)線TD-LTE系統(tǒng)所頻段相同，但經(jīng)確認(rèn)與合肥地鐵2號(hào)線沿線相距非常遠(yuǎn)，從而相互干擾非常小。

6 結(jié)語(yǔ)

在TD-LTE無(wú)線設(shè)計(jì)及工程中，通過增加天線距離，提高濾波器性能以及在整個(gè)系統(tǒng)之間增加保護(hù)帶寬等，可以降低與其他無(wú)線系統(tǒng)間干擾，使得兩個(gè)系統(tǒng)間能夠在同一區(qū)域共存。在合肥地鐵2號(hào)線實(shí)施中要求：TD-LTE天線與其他無(wú)線系統(tǒng)天線垂直間距至少大于5m；TD-LTE天線與其他無(wú)線系統(tǒng)漏泄電纜間距至少大于1m。