2.3G TD-LTE和联通WCDMA系统合路互调干扰问题研究

郭希蕊，张涛

（中国联通网络技术研究院，北京 100048）

2.3G TD-LTE和联通WCDMA系统合路互调干扰问题研究

郭希蕊，张涛

（中国联通网络技术研究院，北京 100048）

首先对联通WCDMA与2.3G TD-LTE系统合路的系统间干扰进行分析；然后对三阶互调干扰进行理论分析及计算，并详细分析互调干扰实验室测试结果；最后提出了高性能器件与一般器件相结合的互调干扰问题解决方案。

系统合路 三阶互调 干扰

1 引言

工信部已于2013年12月4日正式向三大电信运营商发放4G牌照，中国移动、中国联通以及中国电信均获得了D频段和E频段的TD-LTE牌照，其中E频段TD-LTE主要用于室内分布系统。三家运营商E频段划分具体为：联通TD-LTE（2 300—2 320MHz）、移动TD-LTE（2 320—2 370MHz）、电信TD-LTE（2 370—2 390MHz）。

在LTE室分建设过程中，为节约建设成本，大多与原有2G/3G室分系统进行合路。2.3G TD-LTE和WCDMA合路后，两个系统的有源设备在发射有用信号的同时，还在它的工作频带外会产生杂散、谐波、互调等无用信号，这些信号落到其他系统的工作频带内就会对其他系统形成干扰。系统间的干扰主要有杂散干扰、阻塞干扰以及互调干扰。

通过对杂散干扰和阻塞干扰进行分析，只要系统间的隔离度满足要求，杂散干扰和阻塞干扰对系统的影响可以忽略不计。根据3GPP规定的杂散指标和阻塞指标，可计算两系统的杂散隔离度和阻塞隔离度分别为31dB、57dB，即两系统间的隔离度满足57dB就可抑制杂散干扰和阻塞干扰。而文献[7]规定2.3G TDLTE和WCDMA系统合路器隔离度要求为80dB，因此两系统间的杂散干扰和阻塞干扰将不会对两系统形成影响。

根据无源互调的产生机理，通过对室分合路系统的频率及相关组合的分析，发现2.3G TD-LTE和WCDMA合路后的三阶互调落入WCDMA的上行频段，会对WCDMA产生互调干扰。

根据上述分析，本文将对2.3G TD-LTE和WCDMA合路的三阶互调干扰进行重点分析。首先对两系统的三阶互调进行理论分析，然后对互调干扰进行实验室验证测试，最后提出了互调干扰问题解决方案。

2 WCDMA与2.3G TD-LTE互调干扰分析

2.1 WCDMA与2.3G TD-LTE互调产物计算

下面主要针对WCDMA不同载波配置与2.3G TDLTE不同频段配置时系统合路的三阶互调干扰进行分析计算。

（1）WCDMA与联通2.3G TD-LTE三阶互调产物计算

联通引入2.3G TD-LTE后，TD-LTE和WCDMA系统合路产生的三阶互调1 940—1 990MHz落在WCDMA的上行频段。表1为TD-LTE与WCDMA配置不同载波下的互调产物计算。

从表1分析可知：

1）如果WCDMA配置1载波，且频段设置为2 135—2 140MHz、2 140—2 145MHz，则三阶互调不会落在该WCDMA载波的上行。

2）如果WCDMA配置1载波，且频段设置为2 130—2 135MHz，则三阶互调会落在该WCDMA载波的上行。

3）如果WCDMA配置2载波以上，则三阶互调会落在该WCDMA载波的上行，无法进行规避。

（2）WCDMA与移动2.3G TD-LTE三阶互调产物计算

移动TD-LTE E频段频谱范围为2 320—2 370MHz，在与联通WCDMA系统共建共享时，两个系统的三阶互调1 890—1 970MHz会落在WCDMA系统的上行频段。WCDMA不同载波配置和TD-LTE不同频段配置情况下的互调干扰分析如表2所示。

通过表2可知：

1）如果移动TD-LTE配置带宽为2 350—2 370MHz，则移动TD-LTE和WCDMA的三阶互调不会落在WCDMA的上行。

2）如果移动TD-LTE配置带宽为2 330—2 350MHz，则：

◆若WCDMA配置1载波，且频段设置为2 130—2 135MHz，三阶互调不会落在该WCDMA载波的上行；

◆若WCDMA配置1载波，且频段设置为2 135—2 140MHz、2 140—2 145MHz，三阶互调会落在该WCDMA载波的上行；

◆若WCDMA配置2载波以上，三阶互调会落在该WCDMA载波的上行，无法进行规避。

则移动TD-LTE和WCDMA的三阶互调会落在WCDMA的上行。

4）如果移动TD-LTE配置带宽为2 340—2 360MHz，则：

◆若WCDMA配置1载波，三阶互调不会落在该WCDMA载波的上行；

表1 WCDMA与联通2.3G TD-LTE三阶互调干扰分析

◆若WCDMA配置2载波，且频段设置为2 130—2 140MHz，三阶互调不会落在该WCDMA载波的上行；

◆若WCDMA配置2载波，且频段设置为2 135—2 145MHz、2 130—2 135MHz和2 140—2 145MHz，三阶互调会落在该WCDMA载波的上行；

◆若WCDMA配置3载波，三阶互调会落在该WCDMA载波的上行，无法进行规避。

（3）WCDMA与电信2.3G TDLTE三阶互调产物计算

电信TD-LTE E频段频谱范围为2 370—2 390MHz，在与联通WCDMA系统共建共享时，两个系统的三阶互调1 870—1 920MHz不会落在WCDMA系统的上行频段，如表3所示。

式中：ψr(0)为初始磁链；uT为变压器CVT瞬时电压。为保证开断前磁链初值为0，应自电压最大值处开始积分。考虑到开断后断路器断口电容耦合作用、CVT测量元件误差及变压器杂散电容等因素影响，开断一段时间后CVT测量结果不可信，因此电压测量积分终点宜选取为开断后约1 s左右，此时，电压暂态衰减过程基本结束。

2.2 三阶互调干扰理论计算

目前现网采用的无源器件三阶互调指标为-130dBc@2×43dBm，基站输出功率一般为43dBm，馈线以及合路损耗一般有1dB，三阶互调输入功率每降低1dB，互调抑制度就升高2dB，则其落在WCDMA上行的互调量为42-130-1×2-1-6=-97dBm。各数据的意义如下：

42dBm：输入分布系统的功率；

-130dBc：集采无源器件的三阶互调抑制度；

1×2：三阶互调输入信号每降低1dB，互调抑制度就降低2dB；

1dB：基站到分布系统的损耗；

6dB：LTE和WCDMA的带宽转换因子。

由于WCDMA的干扰门限为-112dBm，因此三阶互调会对WCDMA的上行形成干扰，采用集采器件不能避免三阶互调干扰的影响。

表2 WCDMA与移动2.3G TD-LTE三阶互调干扰分析

表3 WCDMA与电信2.3G TD-LTE三阶互调干扰分析

目前运营商定制的高性能无源器件三阶互调指标为-145dBc@2× 43dBm，则其落在WCDMA上行的互调量为42-145-1×2-1-6=-112dBm，满足WCDMA的上行干扰门限。因此，使用高性能无源器件可以解决三阶互调干扰。

从理论来讲，三阶互调产生的互调量只要小于WCDMA的干扰门限，其产生的互调干扰就没有大的影响。由文献[9]可知，随着输入功率的降低，互调产物产生的干扰也会降低。室分系统中随着路径的损耗，当功率降到一定程度时，采用集采器件也可以解决三阶互调干扰。

如图1所示，基站下行输出功率为43dBm，假设到达高性能器件和集采器件交界点处时，室分路径损耗为LdB，采用集采无源器件，则在分界点产生的三阶互调为43-L-130-L×2-L-6（dB），WCDMA的干扰门限为-112dBm，因此可以得到不等式：43-L-130-L×2-L-6≤-112，解得L≥4.75。因此，高性能器件和一般器件交界点处的单系统总功率为43-L=38dBm。

图1 TD-LTE和WCDMA合路高性能器件及集采器件交界点功率节点

3 三阶互调干扰实验室测试结果分析

针对TD-LTE和WCDMA三阶互调干扰问题，在实验室搭建了环境进行测试，本次测试协调了现网替换的无源器件、集采器件、到货抽检器件以及高性能无源器件。测试连接如图2所示：

图2 TD-LTE和WCDMA三阶互调测试连接图

其中，TD-LTE配置20MHz带宽，频率为2 300—2 320MHz，发射功率为43dBm；WCDMA 配置3载波进行测试，每载波发射功率为43dBm。在基站满功率发射，被测器件直接连接合路器输出端口时，针对现网替换器件、集采器件和高性能器件，TD-LTE和WCDMA合路三阶互调干扰测试结果如图3所示。

通过图3测试数据可知，高性能器件的干扰最小，集采器件次之，现网替换器件最差，最差的器件能够带来15dB以上的底噪提升。高性能无源器件即使应用于最前端，其产生的干扰也在可接受范围内。

图3 TD-LTE和WCDMA三阶互调测试结果

采用高性能器件虽然能够解决干扰问题，但却带来了建设成本大幅提升的问题。鉴于互调干扰大小与输入功率相关，因此可以通过高性能器件应用于前端、一般器件应用于末端的方式来降低建设成本。对于前端和末端，可以通过输入功率大小进行划分，为了验证前端和末端功率划分标准，在合路器输出端口接一个无干扰的高性能器件，被测器件连接高性能器件，测试连接如图4所示：

图4 连接高性能器件后TD-L TE和WCDMA三阶互调测试连接图

按照图4，被测器件连接5dB高性能耦合器耦合端口后，替换器件和集采器件的三阶互调测试结果如图5所示。

从图5可以看到，三阶互调值满足-130dBc的器件在连接5dB耦合器耦合端口后，其产生的三阶互调可忽略不计，但三阶互调值较差的器件仍有干扰。对于仍有干扰的器件，在5dB耦合端口连接一个高性能二功分后，干扰在可接受范围内，测试结果如图6所示。

通过上述测试结果分析可知，高性能器件应用于最前端可以解决互调干扰问题，对于集采器件和替换器件，只要输入功率降低到一定程度，互调干扰也可以忽略。

图5 连接5dB耦合器耦合端口后TD-LTE和WCDMA三阶互调测试结果

图6 连接5dB耦合器+二功分后三阶互调干扰测试结果

对于现网2.3G TD-LTE采用双通道的场景，建议把WCDMA上下行分路再与TD-LTE进行合路，以规避三阶互调对WCDMA上行干扰的影响，连接如图7所示：

4 2.3G TD-LTE和WCDMA合路互调干扰解决方案

基于室分系统中干扰与功率强相关的特性，本文制定出了高性能器件和一般器件相结合的互调干扰解决方案，并根据TD-LTE和WCDMA合路互调理论分析以及实验室的测试数据，给出了高性能器件和一般器件的功率节点。

（1）在2.3G TD-LTE配置不同带宽以及WCDMA配置不同载波，TD-LTE和WCDMA合路三阶互调不会干扰WCDMA上行的情况下，采用一般器件即可互调干扰要求。

（2）在TD-LTE和WCDMA合路三阶互调干扰WCDMA上行的情况下：

1）对于2.3G TD-LTE和WCDMA合路单通道情况，LTE满功率发射时，输入功率高于36dBm的节点使用高性能器件、低于36dBm的节点使用一般器件；老化特别严重的器件节点单载波功率为33dBm。

2）对于2.3G TD-LTE双通道场景，建议把WCDMA上下行分路再与TD-LTE进行合路，可避免三阶互调干扰的影响，此时采用一般器件即可互调干扰要求。

5 结束语

本文通过理论分析和实验室验证测试，分析了2.3G TD-LTE和WCDMA合路互调干扰问题，并给出了互调干扰问题解决方案，希望在WCDMA室分系统中引入2.3G TD-LTE后应用该方案，以避免三阶互调对WCDMA系统的干扰。

[1] 3GPP TS 25.104. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD) [S]. 2011.

[2] 3GPP TS 36.104 V9.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) radio transmission and reception[S]. 2010.

[3] 3GPP TS 36.211 V9.1.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channel and Modulation[S]. 2010.

[4] 3GPP TS 36.212 V9.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing and channel coding[S]. 2010.

[5] 3GPP TS 36.213 V9.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures[S]. 2010.

[6] 3GPP TS 36.101. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); UE radio transmission and reception[S]. 2010.

[7] 中国联合网络通信有限公司. 中国联通室内分布系统设备技术规范[R]. 2014.

[8] 张世全,葛德彪,傅德民. 幂级数法对无源交调幅度和功率的预测[J]. 西安电子科技大学学报, 2002(3): 404-407.

[9] 罗一锋. 舰船通信系统的无源互调研究[J]. 现代电子技术, 2010(23): 39-44.

[10] 危明辉. 通讯网络系统无源器件干扰问题的分析与解决[J]. 福建建材, 2011(5): 38-39.

[1 1] 薛楠,文博,吴琼. LTE室内分布系统建设方案研究[J].邮电设计技术, 2013(1): 5-9.

[12] 张涛,韩玉楠,李福昌. LTE室内分布系统演进方案研究[J]. 邮电设计技术, 2013(3): 22-26.

[13] 孙镜华. TD-LTE与其他系统室内分布干扰分析探讨[J]. 数字技术与应用, 2011(7): 202-203.★

郭希蕊：工程师，硕士毕业于重庆邮电大学，现任职于中国联通网络技术研究院，主要从事室内分布系统干扰相关的研究工作。

张涛：工程师，硕士毕业于北京邮电大学，现任职于中国联通网络技术研究院，主要从事室内分布系统和天线相关的研究工作。

Research on Intermodulation Interference Between 2.3G TD-LTE and China Unicom WCDMA Systems

GUO Xi-rui, ZHANG Tao
(China Unicom Network Technology Research Institute, Beijing 100048, China)

Inter-system interference between 2.3G TD-LTE and China Unicom WCDMA systems was analyzed fi rstly. Then, third-order intermodulation interference was theoretically analyzed and calculated and laboratory test results of intermodulation interference were analyzed in depth. Finally, the solution to intermodulation interference which combines high-performance device with general device was presented.

system combination third-order intermodulation interference

郭希蕊,张涛. 2.3G TD-LTE和联通WCDMA系统合路互调干扰问题研究[J]. 移动通信, 2015,39(12): 15-20.

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.12.003

TN929.5

A

1006-1010(2015)12-0015-06

2015-03-22

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn