2G/4G合路天线整治谐波干扰应用研究

李国强

摘要：为了降低和消除因空间隔离度不足引起的2G（900M）谐波干扰影响4G小区（F频段）的情况，提高网络通信质量，利用2G/4G合路天线替换原有的2G和4G独立天线的方式，通过合路天线的内置隔离度，实现2G信号与4G信号的互不干扰。分别更换不同厂家的2G/4G合路天线，通过在相同条件下进行对比测试得知，谐波干扰得以明显改善或彻底消除。通过2G/4G合路天线整治谐波干扰应用的研究，验证了合路天线改善谐波干扰的可行性和有效性。

关键词：2G/4G合路天线 谐波干扰 互调

1 引言

无线通信从2G发展到3G，再到目前普遍推广的4G网络，形成了2G/3G/4G基站共存的局面，导致了不同系统间的干扰问题越来越复杂，严重影响了网络质量和用户体验。因此，降低或消除系统间干扰对提升TD-LTE网络性能至关重要。现阶段频谱使用情况如图1所示。

F频段周边频谱使用情况复杂，导致TD-LTE建网面临较大干扰风险。GSM900部分下行频段（940—950 MHz）的二倍频会落在TD-LTE中的F频段（1880—1900 MHz），这引起的谐波干扰不容忽视。

2 基本原理

2.1 谐波干扰

所谓谐波干扰，是指由于发射机有源器件和无源器件的非线性，在其发射频率的整数倍频率上将产生较强的谐波产物；如果谐波频率正好落在接收机工作带宽内，则会构成对该接收机的干扰，成为谐波干扰。二次谐波的频率为干扰发射信号频率的2倍（2F1）。不同发射频率之间产生二阶互调产物，如果落入系统带宽内，则形成二阶互调干扰。二阶互调产物频率为干扰信号频率之和（F1+F2）。谐波干扰示意图如图2所示：

中国移动GSM 900下行频段为935—954 MHz，二次谐波（2F1、2F2）和二阶互调（F1+F2）为1870～1908 MHz，刚好落在TD-LTE的F频段1885—1905 MHz内，产生谐波干扰，其主要特征如下：

◆LTE F频段频域上各RB的上行干扰呈现离散状，无连续分布；

◆带内存在间隔较短的尖峰状突起；

◆没有突起的RB底噪较低。

某谐波干扰小区扫频截图和某谐波干扰小区PRB模型如图3、图4所示。

2.2 技术方案

目前常用的GSM 900M二阶互调、二次谐波干扰规避方法有：

（1）GSM侧整治：排查GSM站点链路问题（RRU、跳线、合路器、接头）及天线性能。若链路存在问题，需及时更换新的器件，性能差的天线则更换互调等指标优良的天线以降低干扰，建议天线二阶反射互调必须大于-150 dBc。此方案能有效降低元器件和线路引起的干扰，利用高性能GSM天线可消除干扰。

（2）增加空间隔离：适用于基站平台有足够调整空间的情况，可有效归避干扰；平台隔离空间不足时，干扰不能彻底排除。

（3）修改GSM频点：中国移动GSM 900M频点号1～94对应下行频率为935.2～953.8 MHz，频率间隔200 kHz。频点号1～37、86～94分别对应的二次谐波和二阶互调为1870.4～1884.8 MHz、1904.4～1907.6 MHz，皆落在LTE的F频段1885—1905 MHz之外；频点号38～85对应的二次谐波和二阶互调为1885.2～1904 MHz，落在LTE的F频段1885—1905 MHz之内，形成谐波干扰。因此，将GSM 900的频点号限定在1～37或86～94且不交叉使用，可归避谐波干扰，但考虑到GSM的频点规划原则和容量需求，该方案无法推广使用。

（4）替换2G/4G合路天线：可解决空间隔离度不足导致的2G（900M）谐波干扰4G小区（F频段）的情况，节省平台空间。本文试点选择此方案，以验证2G/4G合路天线对谐波干扰的改善效果。

3 试点验证

3.1 试点干扰情况

试点基站为2G、4G（F频段）共站址且4G小区存在谐波干扰。1、2、3小区平均干扰分别为-101.7 dBm、 -105.8 dBm、-97.4 dBm。关闭掉干扰源2G站点后，干扰电平降至-118 dBm、-115 dBm、-118 dBm。试点4G小区干扰及闭2G后4G小区干扰如图5、图6所示。

试点4G-2的平均干擾噪声功率为-115 dBm，调换4G光纤验证，确认4G-2小区链路存在问题，建议排查链路。

3.2 替换2G/4G合路天线验证

试点2G、4G同向小区皆使用厂家一和厂家二的2G/4G合路天线替换原有2G、4G独立天线，电下倾角为6°，验证谐波干扰改善情况。

更换厂家一合路天线后1、2、3小区平均干扰降至-117.1 dBm、-104.7 dBm、-116.8 dBm；更换厂家二合路天线后1、2、3小区平均干扰降至-118 dBm、 -110.7 dBm、-116.7 dBm，1、3小区的干扰彻底消除，2小区使用厂家二天线后干扰有明显改善。试点4G小区干扰（厂家一天线）及试点4G小区干扰（厂家一天线）如图7、图8所示。

3.3 天线技术指标与性能对比

异厂家天线技术指标对比：不同厂家天线技术指标相异，把厂家一与厂家二进行对比，在天线尺寸、增益、电下倾角、接头等方面都有所不同，厂家二天线可支持独立电调，具有更大的可调空间。天线基本技术指标对比如表1所示：

异厂家天线性能对比：不同天线厂家技术指标相异，对谐波干扰的改善性能也有差距，厂家二天线比厂家一天线效果更好。两个厂家天线性能对比如图9所示：

3.4 试验效果

通过试点验证，2G/4G合路天线具有良好的谐波干扰改善能力，不同天线厂家技术指标相异，厂家二天线相比厂家一天线具有更好的GSM（900M）谐波干扰改善性能。厂家二天线可支持独立电调，具有更大的可调空间。

试点基站三个小区干扰电平分别降低了16.3 dB、6.9 dB、19.3 dB，谐波干扰问题得以彻底消除或明显改善。通过更换2G/4G合路天线解决谐波干扰的方案具有可行性，可以在谐波干扰严重的站点进行推广。

4 结束语

本次试验通过研究2G/4G合路天线降低谐波干扰的方法，成功验证了合路天线改善谐波干扰的可行性和有效性。伴随TD-LTE F频段的推广应用，GSM（900M）谐波干扰问题日益突出，2G/4G合路天线的应用可节省平台空间，极大程度地降低干扰排查和整改难度，易于实现，可有效提升用户感知。

参考文献：

[1] 王映民，孙绍辉. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2010.

[2] 沈嘉，索士强，全海洋，等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2008.

[3] 陈其铭，张炎炎，潘毅，等. TD-LTE系统间干扰问题的分析与研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2012（7）： 61-65.

[4] 谈华生. 互调干扰的探究[J]. 中国无线电管理， 2000（6）： 29.

[5] 何平，陈宏山，薛封章. 共址移动通信天线间隔离度的测量[J]. 移动通信， 2008，32（11）： 70-72.

[6] 李梅. TD-LTE系统F频段与GSM900系统间干扰隔离问题分析与研究[J]. 移动通信， 2015，39（2）： 3-6.

[7] 熊金州，卢锦君，苏德强. LTE互调干扰分析与处理[A]. 2014 LTE网络创新研讨会论文集[C]. 2014.

[8] 贾瑞君. 关于移动通信基站天线互调指标的研究[J]. 移动通信， 2011，38（19）： 43-47.

[9] 黄沛江. 天馈系统互调干扰的工程处理方法探讨[J]. 移动通信， 2011（22）： 92-95.

[10] 张世全，傅德民，葛德彪. 无源互调干扰对通信系统抗噪性能的影响[J]. 电波科学学报， 2002（2）： 138-142. ★