TD-SCDMA系統(tǒng)與異系統(tǒng)共站址組網(wǎng)干擾及解決方案

概述
    無線網(wǎng)絡(luò)基站站址是移動運營商寶貴的戰(zhàn)略資源，移動網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署需要大量站址資源，然而目前城市中無線基站站址獲取難度日益加大。自2009年10月工信部聯(lián)合國資委發(fā)布了《關(guān)于推進電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的緊急通知》之后，多家運營商共用天面、站址資源的情況非常普遍。
    根據(jù)目前我國各大移動運營商的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況，GSM、CDMA800、DCS1 800、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000和TD-LTE將在未來一段時間內(nèi)長期并存。各網(wǎng)絡(luò)頻段分配情況如表1所示。

    由表1可以看出，TD-SCDMA系統(tǒng)與不少異系統(tǒng)的頻段較接近，為實現(xiàn)安全、高效建網(wǎng)，并使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得以充分保障，深入分析多系統(tǒng)間的干擾問題非常必要。不同系統(tǒng)間的共存干擾主要由于發(fā)射機和接收機的非理想特性造成。多系統(tǒng)共址、共存的互干擾問題與系統(tǒng)特點及射頻指標(biāo)密切相關(guān)。

1 系統(tǒng)間隔離度指標(biāo)計算方法
1．1 最小隔離度計算
    發(fā)射機的發(fā)射功率和雜散輻射可能導(dǎo)致接收機阻塞，需要考慮為滿足接收機阻塞指標(biāo)時所必需的隔離度；同時雜散輻射會導(dǎo)致靈敏度下降，需要考慮對抗雜散干擾時的另一個隔離度要求。在工程分析中需對每一種情況進行分析，獲得兩個隔離度要求，在一種應(yīng)用環(huán)境中，選取其中較大的一個作為隔離度要求。
    (1)阻塞干擾隔離度。阻塞干擾是指接收信號時，受到接收頻帶附近、高頻回路帶內(nèi)的強干擾信號，超出了接收機的線性范圍，導(dǎo)致接收機因飽和而無法工作。在計算阻塞干擾隔離度時，通?？紤]接收機輸入的強干擾信號的功率不超過系統(tǒng)指標(biāo)要求的阻塞電平，使系統(tǒng)可靠工作。即：
   
    其中Po為干擾發(fā)射機的輸出功率，Pb為接收機的阻塞電平指標(biāo)。
    (2)雜散干擾隔離度。雜散干擾是指由于干擾源濾波特性不理想，使干擾源的帶外信號以噪聲的形式出現(xiàn)在相鄰頻段內(nèi)，被干擾基站的基底噪聲抬升，接收機靈敏度降低，上行鏈路性能變差。3GPP對系統(tǒng)共存干擾的確定性分析時采用的準(zhǔn)則是靈敏度惡化指標(biāo)，通常取定為0.8dB(FDD)和3dB(TDD)。在實際的網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)中，大量場景中特別是在市區(qū)環(huán)境下可以適當(dāng)放寬對隔離度的要求。
    系統(tǒng)間最小隔離度的計算：
   
    其中Pspu為干擾基站發(fā)射的雜散信號功率，Pn為受干擾系統(tǒng)的接收帶內(nèi)熱噪聲，Nf為接收機的噪聲系數(shù)，Nrise為正常工作時接收機的干擾提升。
    綜合考慮阻塞和雜散的影響，要求的最小隔離度為：
   
    (3)互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾是干擾信號滿足一定關(guān)系時，由于接收機特性的非線性，出現(xiàn)與接收信號同頻的干擾信號。它的影響和雜散輻射類似，抬升接收機的基底噪聲，降低接收機的靈敏度，可以把互調(diào)干擾也看作雜散干擾的影響。
1．2 空間隔離距離計算
    實現(xiàn)空間隔離通常有三種方法：水平隔離、垂直隔離和組合梯形隔離?？梢酝ㄟ^以下方法計算：
    (1)水平隔離度。
   
    其中，GTx為發(fā)射天線增益，GRx為接收天線增益，dh為天線水平方向的間距，單位為m，λ為載波波長。SLTx為發(fā)射天線在信號輻射方向上相對于最大增益的附加損耗，SLRx為接收天線在信號輻射方向上的附加損耗。
    (2)垂直隔離度。
   
    其中，dv為天線垂直方向的間距，G1和G2分別是發(fā)射天線和接收天線的增益，當(dāng)兩個天線垂直放置時，天線增益通?？梢院雎?。
    (3)組合梯形隔離。當(dāng)兩個系統(tǒng)的天線在水平和垂直方向都有一定的距離時，總的隔離度通過式(6)得到：
   

2 TD-SCDMA與異系統(tǒng)共站址建設(shè)干擾分析
2．1 與DCS1800系統(tǒng)間干擾
    TD-SCDMA系統(tǒng)引入F頻段之后，與DCS1800系統(tǒng)之間的干擾具有一定特殊性，在我國DCS1800系統(tǒng)分配使用頻率應(yīng)為上行：1710～1755MH-z，下行：1805～1850MHz，但由于目前我國DCS1800設(shè)備的前端濾波器全部采用覆蓋1805～1880MHz的75MHz帶寬的濾波器，即下行發(fā)射的最高頻率是1880 Mnz，大于核準(zhǔn)的1850MHz，且濾波器需要一定的過渡帶，所以導(dǎo)致其在1880MHz處的雜散信號無法得到有效抑制。DCS1800系統(tǒng)對TD-SCDMA系統(tǒng)F頻段的干擾以雜散干擾為主，隔離度要求如表2所示：

    如表2所示，DCS1800系統(tǒng)對TD-SCDMA系統(tǒng)F頻段的干擾很大，需要很大的空間隔離度，僅依靠空間隔離實現(xiàn)無干擾的共站址非常困難。要滿足DCS1800系統(tǒng)和TD-SCDMA系統(tǒng)F頻段共址建設(shè)的要求，可采用在DCS1800設(shè)備側(cè)增加濾波器的方式實現(xiàn)，為DCS1800基站加裝或替換上45MHz帶寬濾波器可有效減少干擾，但實施成本較高。但由于設(shè)備性能差異，有部分廠家DCS1800設(shè)備雜散功率較小，在1880MHz處的需要的天線垂直隔離較小，在工程上具備與TD-SCDMA系統(tǒng)共址建設(shè)的條件。
2．2 與TD-LTE系統(tǒng)間的干擾
    由于目前TD-LTE系統(tǒng)使用的頻段還沒有最終確定，以下僅針對2300～2400MHz頻段進行分析。由于TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)均為TDD系統(tǒng)，當(dāng)兩系統(tǒng)上下行時隙同步時，基站之間干擾較小，可以忽略。而當(dāng)兩系統(tǒng)的卜下行時隙不同步時，兩系統(tǒng)間干擾如下：

2．3 與CDMA2000系統(tǒng)間的干擾
    當(dāng)前TD-SCDMA系統(tǒng)使用F頻段的頻率范圍是1880～1900MHz，距離CDMA2000上行頻點1920MHz有20MHz的隔離帶。通過工程建設(shè)滿足空間隔離距離要求，可以實現(xiàn)共址建設(shè)。隔離度要求如表4所示。

2．4 與PHS系統(tǒng)間的干擾
    PHS系統(tǒng)(1 900～1 920MHz)對F頻段(1 880～1900MHz)的干擾主要為雜散干擾，其雜散指標(biāo)一般為一36dBm／100kHz。在F頻段引入之后TD-SCDMA系統(tǒng)與PHS系統(tǒng)的干擾保護隔離要求如表5所示。

    在室外環(huán)境下，PHS與F頻段設(shè)備工作于鄰頻時，PHS對F頻段的干擾最為嚴(yán)重，一般需要有200m以上的水平空間隔離，即使預(yù)留保護帶也不能減少PUS對F頻段的干擾，在工程實現(xiàn)上很難依靠空間隔離實現(xiàn)無干擾的共站址。

3 共站址建設(shè)的建議
    在進行多系統(tǒng)共站址建設(shè)時，為妥善處理系統(tǒng)間干擾，需要特別注意如下問題：
    (1)勘察階段。需做好天面和樓頂塔桅(單根抱桿、增高架、鐵塔塔、景觀塔等)的勘察，勘察時需注意了解天面結(jié)構(gòu)；現(xiàn)網(wǎng)已有和擬新增天線的安裝位置、高度、方位角、下傾角等信息；綜合考慮天面大小、結(jié)構(gòu)、承重，包括天面上已有其他運營商的塔桅現(xiàn)狀，以便在設(shè)計階段進行隔離度計算，做好記錄，并拍照存檔。
    (2)設(shè)計階段。如果擬新建塔桅，需詳細(xì)設(shè)計新建塔桅類型、高度、平臺及支架設(shè)置，計算其與已有天線的隔離情況；如果是利舊塔桅，需詳細(xì)分析原有塔桅類型、已用與剩余平臺高度、已用與剩余支架高度與方位角，結(jié)合本期工程擬新增天線的安裝位置、安裝高度、方位角和下傾角等信息判斷是否滿足隔離要求。若不滿足，需要對現(xiàn)有塔桅進行改造與核算，以滿足隔離要求。
    在工程設(shè)計及實施中，需考慮充分利用空間隔離距離。通信鐵塔、增高架上下平臺的垂直距離一般為3～5m，通?？梢詽M足垂直隔離要求，而水平隔離要求則要視天面大小而定。工程上為進一步減小隔離，以減小系統(tǒng)間干擾，在具體設(shè)計中可考慮采取以下措施：調(diào)整GSM ／  DCS基站發(fā)射天線的下傾角或主瓣水平方向角度；降低GSM／DCS基站的發(fā)射功率；在GSM／DCS發(fā)射機端或TD-SCDMA接收機端加裝高性能濾波器。
    在室外環(huán)境下，PHS系統(tǒng)對TD-SCDMA系統(tǒng)干擾較大，建議目前F頻段盡量用于室內(nèi)，同時盡量使用F頻段低端頻點，可一定程度上減小來自PHS系統(tǒng)的干擾。TD-SCDMA系統(tǒng)與DCS1800系統(tǒng)共址時，應(yīng)盡量使用1890MHz以上的頻率，以減少為對抗干擾付出的工程代價，需根據(jù)不同廠家設(shè)備實測的雜散功率調(diào)整空間隔離距離。在將來PHS系統(tǒng)退網(wǎng)之后，TD室外基站使用F頻段高20MHz頻段時，與CDMA2000上行頻點1920MHz隔離
帶變窄，需要加大空間隔離距離解決干擾問題。