室内分布系统多系统合路干扰影响分析

梁童，赵培，黄景民（ 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 00080； 京信通信系统（中国）有限公司，广州 50663）



室内分布系统多系统合路干扰影响分析

梁童1，赵培1，黄景民2
（1 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080；2 京信通信系统（中国）有限公司，广州 510663）

摘 要铁塔公司成立后，室内分布系统的建设由铁塔公司负责，未来多运营商共建共享将成为室内分布系统建设的主要方式，这就为多系统接入平台（POI）的应用提供更为广泛的舞台。POI的引入节省了重复投资，但由此带来的多系统干扰问题逐渐成为各运营商关注的重点。本文基于不同的POI类型，针对可能的干扰问题开展了理论分析及测试，为POI引入后的潜在干扰问题给出了解决方案，为室内分布系统的建设提供指导。

关键词POI；多系统合路；互调干扰；杂散干扰；阻塞干扰

1　引言

我国目前存在多家运营商的多种无线网络系统，根据以往的经验， 运营商各自新建的分布系统往往仅满足各自的网络需求。而新的运营商和新的系统在进入大楼时，又要重新布设新的分布系统，这既增加了投资成本和工作量，又影响大楼内部的美观，同时，密密麻麻的线缆给后期维护带来困难。在特定情况下，如地下铁路、铁路隧道、大型会展中心、大型体育场馆、大型综合楼宇等，人员密集、流动性大，有多种移动通信需求，设备安装空间有限，不可能同时安装多套无线接入系统，这就对多运营商共建共享提出了要求，也为多系统接入平台（Point of Interface，POI）的应用提供了舞台。POI可以进行多频段、多信号合路，实现“多网合一”和“透明传输”功能，从而避免了室内分布系统建设的重复投资。

尤其是铁塔公司成立后，室内分布系统由铁塔公司承建，POI的应用将更加广泛。随之带来的多系统合路的干扰问题也将逐渐显现，成为后续各运营商关注的重点。

2　POI原理及应用分析

2.1POI分类

作为连接信源和分布系统的桥梁，POI的主要作用在于对多系统下行信号进行合路，同时对各系统的上行信号进行分路，并尽可能抑制各系统间的无用干扰成分。根据连接POI的信源传输方向，POI可分为单工和双工两种模式：

（1）单工：接入POI端口的信源只有单独发射TX或接收RX功能。

（2）双工：接入POI端口的信源同时具备发射TX和接收RX功能。

根据POI天线输出口信号传输方向，POI可分为收发合缆和收发分缆两种模式：

（1）收发同缆：天线输出口同时传输TX和RX两个方向信号。

（2）收发分缆：天线输出口单独传输TX或RX某个单独方向信号。

目前，根据对运营商建网需求和网络演进的分析，铁塔公司对POI设备进行了标准化，根据其可输入制式和频段的差异，确定A型、B型、C型3种类型，满足不同场景的需求。3种类型POI设备的输入制式和频段如表1所示。

2.2POI应用

POI通过对多频段、多制式无线通信系统的接入及透明传输，实现多网络共用一套天馈系统，能够在满足覆盖效果的同时，节省运营商的投资、避免重复建设。POI主要作用是实现多系统合路，这一点上POI与合路器功能相同，但是POI不仅具有合路功能，还具有以下合路器不具备的功能：

（1）模块化设计，扩容性好；

（2）满足不同系统、频段的个性需求；

（3）系统具有整体监控功能，维护方便；

（4）可以预留端口，方便升级。

鉴于以上各种优点，POI可广泛地应用于飞机场、火车站、地铁、会展中心、体育场馆、政府办公机关、高级商务楼等场所的通信网络覆盖。

3　多系统合路干扰原因

3.1干扰原因

我国运营商使用多种制式多个频段进行网络覆盖，POI设备实现了多系统的合路，但由于频率使用较多，尤其是存在不同制式邻频共存的情况。当多个频段合路时，频率因素加之器件本身的特性，成为系统间干扰的潜在影响因素。

3.2干扰类型

由于频率使用和器件本身的特性带来的干扰主要包括阻塞干扰、杂散干扰和互调干扰3种，本节主要对这3种干扰进行分析。

3.2.1杂散干扰

由于存在某系统的下行发射频段与其它系统邻频共存的情况，由于发射机的非线性，除了在自身频段内发射高功率的信号外，在相邻的频段上也会发射一些无用的低功率杂散信号，包括热噪声、谐波、寄生辐射、频率转换产物等，当它们辐射到其它系统基站的接收机时，会抬高接收机的噪底，降低灵敏度，形成杂散干扰。

表1　POI设备类型表（频段单位：MHz）

3.2.2阻塞干扰

系统在自身频段发射高功率的信号，发射信号虽然没有落入相邻频段内，但如果POI端口间不能提供足够的隔离使发射信号进行足够的衰减，就会由于输入其它频段系统的接收机有源电路的带外干扰信号过强，超出线性工作范围，导致其饱和而性能下降甚至无法工作。若要降低此类干扰，则在保证一定保护带的条件下，需提高POI设备端口间的隔离度，给该端口频带范围外的频段发射信号带来足够的衰减。

3.2.3互调干扰

当两个或多个载波信号同时发射时，会由于发射机或天线的非线性，在特定关系的频率上生成3阶、5阶或7阶互调信号，当这些信号落在某个系统的接收频段时，会对该频段形成发射互调干扰。可以看出，互调信号会随着阶数的增加而功率逐渐下降。其中3阶互调信号功率最高，干扰最大，其次为5阶互调。

由于POI器件通过多系统合路实现了多运营商的共建共享，为互调干扰的产生提供了必要的条件。若POI器件多个端口间的互调抑制能力不能到达一定的要求，在进行系统馈入时，存在互调干扰的可能，表2给出了可能存在互调干扰的系统间组合情况。可以看出，多个系统间的互调干扰可落入3家运营商的多个系统接收频段中，在系统馈入时若不考虑频率因素，进行频点规划或器件指标约束，将会对系统的性能产生影响。

表2　可能产生互调干扰的系统组合

4　干扰影响分析

4.1干扰影响理论分析

4.1.1杂散干扰分析

杂散干扰的隔离度要求的计算方法如式（1）所示。

其中， ISO为隔离度要求， Pspuri为干扰系统的带外发射功率值， Imax为被干扰系统允许的最大干扰值。其中， Imax的计算方法如式（2）所示。

其中， Pn为被干扰系统接收机的带内噪声， Nf为接收机的噪声系数， MRX为被干扰系统允许的干扰恶化余量，一般取-6 dB。

4.1.2阻塞干扰分析

除杂散干扰外，阻塞干扰也是进行干扰分析时必须要考虑的因素。在进行多系统共建共享设计时，只要保证到达接收机输入端的干扰信号功率不超过系统指标要求的阻塞电平，就可以认为该系统未受到阻塞干扰的影响。

阻塞干扰隔离度的计算方法如式（3）所示。

其中， IBlock为阻塞干扰的隔离度要求， PTx为干扰源系统的发射功率， EBlock为被干扰基站的阻塞指标要求。

4.1.3互调干扰分析

互调干扰是系统间重要的干扰问题之一，互调干扰隔离度的计算方法如式（4）所示。

其中， Iinter为互调干扰隔离度要求， Pinter为落入被干扰系统接收机的互调干扰水平，Imax为被干扰系统允许的最大干扰值，计算方法与4.1.1节相同。

4.1.4整体隔离度要求

系统间的干扰隔离度设置应综合考虑杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰3者的影响，取3者中的最大值。POI为多系统合路设备，因此，器件各个端口间的隔离度应充分考虑相关系统间的互干扰情况。进行理论分析时，发射功率按照43 dBm进行计算，干扰系统的带外发射功率值参考国家射频指标要求及3GPP规定的设备带外发射水平，接收机的噪声系数为5 dB，被干扰系统允许的干扰恶化余量取-6 dB，根据以上方法计算不同干扰的隔离度后，分别取最大值，得到如表3所示的LTE系统端口间的隔离度要求。

4.2干扰影响测试分析

根据3.2.3节的分析，电信1.8 GHz和2.1 GHz频段的互调干扰会影响E频段TD-LTE系统。本小节通过搭建实验室测试平台，开展采用POI进行多系统共建后的干扰影响测试，重点关注对移动E频段TDLTE系统的干扰。

测试系统的接入情况及测试的器件连接情况如图1所示，测试采用收发合缆的POI进行，表4给出了全部信源的系统、频段及频点信息。

测试中首先开启移动E频段的TD-LTE设备，设置其工作频段为2 350～2 370 MHz，在确定信源发射功率后测量TD-LTE系统工作频段内的系统底噪水平。之后逐步开启电信1.8 GHz频段LTE和2.1 GHz频段LTE系统，并调整电信LTE系统信源的发射功率，通过测试E频段TD-LTE系统的底噪水平，评估干扰影响程度。具体操作步骤和测试结果如表5所示。

表3　系统间隔离度分析（单位：dB）

从测试结果可以看出，在正常无干扰的情况下，移动E频段TD-LTE系统的底噪维持在正常水平，为-120 dBm。开启电信1.8 GHz的LTE系统后，移动E频段TD-LTE系统的底噪没有抬升。继续开启电信2.1 GHz的LTE系统后，E频段TD-LTE系统的底噪提升至-92 dBm，受到明显的干扰，测试证明电信1.8GHz和2.1 GHz的互调会对移动E频段（2 350～2 370 MHz）TD-LTE系统产生较大的干扰。

图1　测试系统图

表4　信源配置信息表

表5　干扰测试步骤及测试结果

然后，测试提升电信1.8 GHz和2.1 GHz的LTE系统发射功率，对E频段TD-LTE的干扰是否会产生影响。从测试结果看出，将电信1.8 GHz发射功率从32 dBm提升至41.7 dBm，将2.1 GHz的发射功率从32.9 dBm提升至43 dBm后，移动E频段TD-LTE系统的底噪继续提升至-87 dBm，这主要是由于互调干扰的强度与信号的发射功率密切相关，发射功率提升后，对E频段TD-LTE的干扰增强，其系统底噪进一步提升。

步骤6和步骤7开展了频点调整的测试，互调干扰与频点密切相关，在调整电信2.1 GHz频段的工作频点后，与1.8 GHz频段产生的互调干扰的频点也发生变化，从测试结果看出，E频段TD-LTE系统的底噪有一定的降低，但仍高于无干扰时-120 dBm的底噪水平，说明部分调整发射系统的工作频点后，落入接收频段内的干扰降低。步骤7继续调整了E频段TD-LTE系统的工作频点，从2 350～2 370 MHz调整到2 320～2 340 MHz，调整后TD-LTE系统的底噪降低至-120 dBm，说明电信1.8 GHz与2.1 GHz的互调未落入2 320～2 340 MHz频段内。

测试证明，电信1.8 GHz与2.1 GHz频段的三阶互调会对E频段TD-LTE系统产生明显干扰，但可通过调整发射与接收系统的工作频点来解决干扰问题。

5　多系统合路干扰问题规避方案

5.1加严POI器件指标

为避免杂散与阻塞干扰问题，在系统信源设备本身的射频指标已经确定的情况下，只能通过制定满足端口间隔离要求的隔离度指标，并保证POI器件满足该指标。

根据分析，FDD系统的端口间隔离度要求较低，一般30dB左右即可满足，但TDD与FDD系统，以及TDD系统之间的端口隔离度要求较高，尤其是频率间隔较近的系统，其隔离度需要达到80dB以上。

5.2系统接入方式调整

根据3.2.3节的互调干扰分析，联通DCS、移动GSM与电信CDMA之间的互调会对多个系统产生干扰，通过插拔系统测试的方式可以确定电信CDMA为干扰的最关键影响因素，测试结果如图2所示。

在系统设计时，POI分为下行单元和上行单元，下行发射信号通过下行单元馈入。由于互调干扰是发射引起的，因此可以通过将CDMA的下行发射接入至POI的上行单元，避免CDMA系统与其它系统通过同一个POI器件发射，从而解决互调干扰问题。

另外，目前广电的DTV系统在地铁中进行移动电视播放，使用726～734 MHz频段。在实际应用中，广电DTV、联通WCDMA和移动GSM系统的三阶互调会对移动的E频段TD-LTE系统产生干扰。同样的，为避免这三个系统采用同一POI设备馈入带来的干扰问题，可以将广电DTV的发射接入到上行接收单元的预留接口中，从而解决三个系统之间的互调干扰问题。

图2　CDMA系统插拔前后底噪变化

除了可以将发射接入接收单元外，在条件允许时，可以部署两套POI设备，将可能产生干扰的系统分开通过不同的POI设备进行接入，从根本上解决干扰问题。

5.3频率调整与优化

互调干扰的被干扰频点是由干扰源的工作频点决定的，参考4.3节的测试与分析，通过调整干扰源或者被干扰系统的频点配置，可以很好的解决系统间的互调干扰问题。由于频点调整涉及到多运营商之间的协调，因此，尽量采用调整系统接入设备的方式解决，如果设备条件不允许，后期可通过频点优化的方式避免互调干扰。

6　结论及建议

根据分析及测试，采用POI进行多系统合路后，带来的互调干扰、杂散干扰及阻塞干扰等问题亟需解决。首先需要通过提升POI器件本身的隔离度指标避免FDD与TDD系统合路带来的杂散及阻塞干扰的问题，对于FDD与TDD邻频共存，且系统本身杂散发射指标未按照国家最新规定的-65 dBm/MHz进行设计的，其端口间隔离度至少要达到80 dB以上。对于互调干扰问题，首先应提高器件本身的互调抑制度。同时，在实际系统设计时，可以采用将潜在干扰的系统通过不同的POI器件馈入的方式解决互调干扰，也可以通过频点调整优化的方法规避干扰问题。

参考文献

［1］ 赵培， 李剀， 张需溥. 室内无线通信技术原理与工程实践［M］.北京：北京邮电大学出版社，2015.

［2］ QZTT 1003.2-2014 无源分布系统 多系统接入平台（POI）技术要求及测试方法［S］.

Interference analysis of Co-channel systems for indoor distribution system

LIANG Tong1， ZHAO Pei1， HUANG Jing-min2
（1 China Mobile Group Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100080， China； 2 Comba Telecom Systems Holdings Ltd.，Guangzhou 510663， China）

AbstractIn this paper， based on the different types of POI， we carry out theoretical analysis and testing for the possible interference， give a solution for the potential interference problems of POI and provide the guidance for the construction of indoor distribution systems.

KeywordsPOI； combination of multi-system； intermodulation interference； spurious interference； obstruction interference

中图分类号TN929.5

文献标识码A

文章编号1008-5599（2016）05-0070-06

收稿日期：2015-06-08