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室内环境下TD-LTE与WLAN的干扰研究及规避措施分析

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夏锡刚

【摘要】近年来，随着智能终端和移动互联网的快速发展，互联网用户对移动宽带的需求不断增加，数据流量呈爆发性增长趋势。而近年来，随着宽带入户的普及，“四网协同”战略的提出，中国4G TD-LTE系统的引进，室内分布系统将拥有4张网络，室内环境下的四网共存现象普遍存在，而由于WLAN系统与TD-LTE系统频段最为接近，两者之间难免发生干扰问题。本文就共室条件下的TD-LTE与WLAN干扰原理分析出发，针对干扰产生的原因及规避措施作一阐述。

【关键词】 TD-LTE 室内分布系统 WLAN 干扰

TD-LTE作为新型的无线通信技术，集宽带宽、低时延、高速率等优点于一身，已被广泛引入到室内分布系统中，但随着中国移动无线网络技术的快速发展，目前已经拥有的GSM/DCS、TD-S、WLAN与TD-LTE四张网络共存于室内环境之下，若室内网络格局分布设计不合理，无疑会引起无线网络的相互干扰，而根据各隔离度要求来看，TD-LTE与WLAN之间的干扰最为明显，如何有效避免这种干扰，提升用户用网效率，这将是多技术制式公用分布系统将面临的挑战。

一、室内环境下TD-LTE与WLAN干扰原理

1.1干扰基本原理

从干扰产生的角度来看，干扰源产生于发射空间辐射信号的发射机，其干扰对象则是获取并处理空间信号的接收机。而不对应的系统发射机产生的信号对不同系统的接收机来说，发射的都是无用信号，这便构成了干扰。若不同系统的发射机发射出的信号（包括有用信号和杂散辐射）被不同系统的接收机接收时，这些信号就会对接受机产生性能方面的影响，系统性能将会下降，信道质量恶化，信息误差或丢失，甚至产生阻断通信运行的结果。[1]

1.2干扰模式

室内分布系统之间的干扰类型主要包括邻频干扰、杂散干扰、阻塞干扰及互调干扰。其中，邻频干扰是指发射机邻频道功率进入到邻频道接收机通带内所致使的干扰。互调干扰是指两个及两个以上频率不同发射机因为作用于非线性器件，频率之间的相互影响会产生新的频率信号进入到接收机接收频段内，从而产生的频段干扰。杂散干扰是指因为发射机中的混频器、滤波器等器件的非线性使工作性能达不到理论状态，这使工作频带以外范围产生辐射信号分量，而当这些干扰信号进入到接收机接受带宽范围以内，将会提升接收机底躁，最终产生杂散干扰。阻塞干扰是指接收机在接收有用信号时被带外强信号造成的接收机饱和失真的现象而导致的干扰。在以上四种干扰情况中，TD-LTE系统与WLAN系统受杂散干扰与阻塞干扰干扰较为明显，因此，要降低室内环境下这两种系统之间的烦扰，就要有效地做好杂散干扰与阻塞干扰的隔离。[2]

1.3 TD-LTE与WLAN的干扰模式分析

当室内环境下TD-LTE与WLAN共存时，分别从TD- LTE对WLAN的干扰和WLAN对TD-LTE的干扰这两个角度来分析他们之间的干扰模式，若考虑两个系统之间的上下链路，则可以分为8种干扰模式：

1.3.1 TD-LTE基站对WLAN基站的干扰

TD-LTE基站对WLAN基站的干扰来自于TD-LTE系统基站（BS）的下行功率在WLAN系统访问接入点（AP）对于有用信号接收上的影响。

1.3.2 WLAN基站对TD-LTE基站的干扰

WLAN基站对TD-LTE基站的干扰是来自于WLAN AP系统的下行功率对TD-LTE BS系统接收有用信号上的直接影响。

1.3.3 TD-LTE基站对WLAN终端的干扰

TD-LTE基站对WLAN终端的干扰是来自于TD-LTE BS系统的下行功率对WLAN系统的客户端（STA）在接收有用信号上产生的直接影响。

1.3.4 WLAN终端对TD-LTE基站的干扰

WLAN终端对TD-LTE基站的干扰是来自于WLAN STA系统的上行功率对TD-LTE BS系统在接收有用信号上产生的直接影响。

1.3.5 TD-LTE终端对WLAN基站的干扰

TD-LTE终端对WLAN基站的干扰是来自于TD-LTE系统的客户端（UE）的上行功率对WLAN AP系统在接受有用信号上产生的直接影响。

1.3.6 WLAN基站对TD-LTE终端的干扰

WLAN基站对TD-LTE终端的干扰是来自于WLAN AP系统对TD-LTE UE系统在接收有用信号上产生的直接影响。

1.3.7 TD-LTE终端对WLAN终端的干扰

TD-LTE终端对WLAN终端的干扰是来自于TD-LTE UE系统的上行功率对WLAN STA系统接收有用信号上产生的直接影响。

1.3.8 WLAN终端对TD-LTE终端的干扰

WLAN终端对TD-LTE终端的干扰是来自于WLAN STA系统的上行功率对TD-LTE UE系统接收有用信息上产生的直接影响。

在以上几种干扰模式中，如第3个到第6个这几种干扰模式，室内基站与终端之间的距离间隔较远，地面障碍物又较多，因此干扰度较小；而针对第7个和第8个这两种干扰模式，客户端之间的移动台发射功率较低，摆放位置的随机性较大，这两种模式的干扰情况较为复杂；但就第1个和第2个这两种干扰模式来说，基站之间的位置相对较为固定，天线位置较高，基站的发射功率也高，传递空间也较好，干扰比较严重，系统之间的干扰度也容易测试。[3]本文主要采用MCL的干扰隔离度计算方法来对存在于TD-LTE和WLAN之间最严重的阻塞干扰与杂散干扰两种干扰模式进行定量的确定性分析。

1.4室内环境下TD-LTE与WLAN干扰隔离度计算方法

1.4.1阻塞干扰隔离度的计算方法

为了保证移动通信系统的稳定运行，在设计移动通信系统的接收机时，一般按照接收机的输入1db压缩点高于系统阻塞指标的要求来设计。系统在接收机输入端强干扰信号功率小于系统指标要求的阻塞电平水平情况下才能实现可靠运行。室内分布系统的阻塞干扰隔离度一般采取MCL≥P0-Pb计算公式，其中，P0为干扰发射机的输出功率，Pb为接收机的阻塞电平指标。

1.4.2杂散干扰隔离度的计算方法

杂散干扰隔离度的计算是在假设发射机带外杂散干扰都为加性白噪声的前提之下，通过将接收机收到的带外影响与原系统的噪声功率相加来衡量系统接收噪声电平的干扰隔离度。通常用MCL≥Pspu-Pn-Nf+干扰信号余量的计算方法来表示发射机带外杂散干扰所需的隔离度，其中，Pspu表示干扰基站发射的杂散信号功率；Pn表示接收机内的带内噪声值；Nf表示接收机的噪声系数。

1.5确定性分析

根据设备协议的标准规定，WLAN基站的最大发射功率为27dBm，WLAN在LTE频段的杂散指标为-30dBm/MHz，对于WLAN来说没有统一的阻塞干扰标准，通常发射功率为27dBm的WLAN基站其阻塞指标为-40dBm/30MHz，LTE基站的最大发射功率为46dBm。LTE在WLAN频段的杂散指标为-30dBm/MHz，当室内环境下LTE和WLAN共存时，阻塞指标为-15dBm。对以上的确定性分析可以得出室内环境下LTE和WLAN共存时的杂散指标和阻塞指标如表1所示：

根据表中数据显示，TD-LTE和WLAN间的杂散干扰及TD-LTE基站对WLAN在30MHz隔离带时的阻塞干扰成为两系统之间干扰的最主要因素，只有保证86dB的隔离度才可以实现共站需求，若要通过空间隔离来规避干扰因素，则TD-LTE基站和WLAN基站的天线水平间距离要达到200m，所以说完全通过空间隔离来规避干扰是达不到干扰效果的，实际的室内TD-LTE和WLAN布线损耗，还需要在此隔离度要求上适度放宽。

1.6 TD-LTE系统与WLAN系统共分布系统隔离要求

结合上述两种干扰隔离度计算方法，得出TD-LTE与WLAN的杂散干扰为90dB，阻塞干扰为42dB，有效隔离采用最大值为90dB，所以异频合路器要达到90dB的隔离度要求。室内共存条件下TD-LTE与WLAN隔离措施在符合隔离度要求之下，笔者主要针对室内独立分布系统、末端合路方式及选择合适的异频合路器对隔离措施进行探讨。

二、室内场景下TD-LTE系统与WLAN系统室内场景下隔离措施

2.1独立分布系统隔离措施

针对阻塞模式下系统间的干扰隔离，在独立分布系统上，一是通过保证TD-LTE室分天线和WLAN AP系统天线之间有2.2米以上的隔离距离来增加空间隔离；二是通过同时提高AP和WLAN终端的阻塞指标在可抵抗功率范围之内的干扰信号来保证TD-LTE室分天线与WLAN放装型AP在间距2m、TD-LTE与WLAN终端在间距0.5m时不受干扰。

2.2末端合路方式

末端合路是通过将室内共存环境下无源期间如耦合器、馈线等进行消耗，使TD-LTE网络的杂散、阻塞干扰在到达末端的时候，通过降低合路隔离要求而降低杂散与阻塞的干扰。这种情况下，要选择空间要求更大的异频合路器，同时在WLAN系统采用的末端合路条件下，WLAN的发射功率也不宜过大，由于天线口的功率超出电磁辐射要求会造成电磁环境的污染，所以在实践中通常使用500mw的WLAN AP系统。

2.3选择合适的异频合路器

从以上对TD-LTE与WLAN共室情况的分析，90dB以上的隔离度为合路器之间的理论要求所以选择合适的异频合路器成为规避干扰、降低隔离度的关键。在使用TD-LTE与WLAN系统的异频合路器需要严格指标，尤其是处在前端合路WLAN系统的室内分布网络中，异频合路器更不能随意选用。

三、结语

综上所述，室内环境下TD-LTE与WLAN之间会产生较为严重的阻塞干扰和杂散干扰，本文通过对干扰原理的进行分析，使用MCL计算方法对隔离度进行了确定性的研究，并在规避措施上给出了室内独立分布系统、末端合路方式及选择合适的异频合路器等方面的建议，希望对读者在研究室内环境下TD-LTE与WLAN系统之间的干扰及规避方面提供帮助。

参考文献

[1]罗凡.室内环境下TD-LTE与WLAN的干扰研究及规避措施分析[J].通信热点，2011（02）：35-36

[2]丁宁，聂磊.TD-LTE系统与WLAN系统室分场景下干扰研究及规避措施[J].信息通信，2014（09）：200-201

[3]陈霞.TD-LTE与WLAN系统干扰研究[J].研究与开发，2012（03）：92-95

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