TD-SCDMA系统与异系统共站址组网干扰及解决方案

概述
    无线网络基站站址是移动运营商宝贵的战略资源，移动网络的大规模部署需要大量站址资源，然而目前城市中无线基站站址获取难度日益加大。自2009年10月工信部联合国资委发布了《关于推进电信基础设施共建共享的紧急通知》之后，多家运营商共用天面、站址资源的情况非常普遍。
    根据目前我国各大移动运营商的网络发展情况，GSM、CDMA800、DCS1 800、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000和TD-LTE将在未来一段时间内长期并存。各网络频段分配情况如表1所示。

    由表1可以看出，TD-SCDMA系统与不少异系统的频段较接近，为实现安全、高效建网，并使网络质量得以充分保障，深入分析多系统间的干扰问题非常必要。不同系统间的共存干扰主要由于发射机和接收机的非理想特性造成。多系统共址、共存的互干扰问题与系统特点及射频指标密切相关。

1 系统间隔离度指标计算方法
1．1 最小隔离度计算
    发射机的发射功率和杂散辐射可能导致接收机阻塞，需要考虑为满足接收机阻塞指标时所必需的隔离度；同时杂散辐射会导致灵敏度下降，需要考虑对抗杂散干扰时的另一个隔离度要求。在工程分析中需对每一种情况进行分析，获得两个隔离度要求，在一种应用环境中，选取其中较大的一个作为隔离度要求。
    (1)阻塞干扰隔离度。阻塞干扰是指接收信号时，受到接收频带附近、高频回路带内的强干扰信号，超出了接收机的线性范围，导致接收机因饱和而无法工作。在计算阻塞干扰隔离度时，通常考虑接收机输入的强干扰信号的功率不超过系统指标要求的阻塞电平，使系统可靠工作。即：
   
    其中Po为干扰发射机的输出功率，Pb为接收机的阻塞电平指标。
    (2)杂散干扰隔离度。杂散干扰是指由于干扰源滤波特性不理想，使干扰源的带外信号以噪声的形式出现在相邻频段内，被干扰基站的基底噪声抬升，接收机灵敏度降低，上行链路性能变差。3GPP对系统共存干扰的确定性分析时采用的准则是灵敏度恶化指标，通常取定为0.8dB(FDD)和3dB(TDD)。在实际的网络工程建设中，大量场景中特别是在市区环境下可以适当放宽对隔离度的要求。
    系统间最小隔离度的计算：
   
    其中Pspu为干扰基站发射的杂散信号功率，Pn为受干扰系统的接收带内热噪声，Nf为接收机的噪声系数，Nrise为正常工作时接收机的干扰提升。
    综合考虑阻塞和杂散的影响，要求的最小隔离度为：
   
    (3)互调干扰。互调干扰是干扰信号满足一定关系时，由于接收机特性的非线性，出现与接收信号同频的干扰信号。它的影响和杂散辐射类似，抬升接收机的基底噪声，降低接收机的灵敏度，可以把互调干扰也看作杂散干扰的影响。
1．2 空间隔离距离计算
    实现空间隔离通常有三种方法：水平隔离、垂直隔离和组合梯形隔离。可以通过以下方法计算：
    (1)水平隔离度。
   
    其中，GTx为发射天线增益，GRx为接收天线增益，dh为天线水平方向的间距，单位为m，λ为载波波长。SLTx为发射天线在信号辐射方向上相对于最大增益的附加损耗，SLRx为接收天线在信号辐射方向上的附加损耗。
    (2)垂直隔离度。
   
    其中，dv为天线垂直方向的间距，G1和G2分别是发射天线和接收天线的增益，当两个天线垂直放置时，天线增益通常可以忽略。
    (3)组合梯形隔离。当两个系统的天线在水平和垂直方向都有一定的距离时，总的隔离度通过式(6)得到：
   

2 TD-SCDMA与异系统共站址建设干扰分析
2．1 与DCS1800系统间干扰
    TD-SCDMA系统引入F频段之后，与DCS1800系统之间的干扰具有一定特殊性，在我国DCS1800系统分配使用频率应为上行：1710～1755MH-z，下行：1805～1850MHz，但由于目前我国DCS1800设备的前端滤波器全部采用覆盖1805～1880MHz的75MHz带宽的滤波器，即下行发射的最高频率是1880 Mnz，大于核准的1850MHz，且滤波器需要一定的过渡带，所以导致其在1880MHz处的杂散信号无法得到有效抑制。DCS1800系统对TD-SCDMA系统F频段的干扰以杂散干扰为主，隔离度要求如表2所示：

    如表2所示，DCS1800系统对TD-SCDMA系统F频段的干扰很大，需要很大的空间隔离度，仅依靠空间隔离实现无干扰的共站址非常困难。要满足DCS1800系统和TD-SCDMA系统F频段共址建设的要求，可采用在DCS1800设备侧增加滤波器的方式实现，为DCS1800基站加装或替换上45MHz带宽滤波器可有效减少干扰，但实施成本较高。但由于设备性能差异，有部分厂家DCS1800设备杂散功率较小，在1880MHz处的需要的天线垂直隔离较小，在工程上具备与TD-SCDMA系统共址建设的条件。
2．2 与TD-LTE系统间的干扰
    由于目前TD-LTE系统使用的频段还没有最终确定，以下仅针对2300～2400MHz频段进行分析。由于TD-LTE系统与TD-SCDMA系统均为TDD系统，当两系统上下行时隙同步时，基站之间干扰较小，可以忽略。而当两系统的卜下行时隙不同步时，两系统间干扰如下：

2．3 与CDMA2000系统间的干扰
    当前TD-SCDMA系统使用F频段的频率范围是1880～1900MHz，距离CDMA2000上行频点1920MHz有20MHz的隔离带。通过工程建设满足空间隔离距离要求，可以实现共址建设。隔离度要求如表4所示。

2．4 与PHS系统间的干扰
    PHS系统(1 900～1 920MHz)对F频段(1 880～1900MHz)的干扰主要为杂散干扰，其杂散指标一般为一36dBm／100kHz。在F频段引入之后TD-SCDMA系统与PHS系统的干扰保护隔离要求如表5所示。

    在室外环境下，PHS与F频段设备工作于邻频时，PHS对F频段的干扰最为严重，一般需要有200m以上的水平空间隔离，即使预留保护带也不能减少PUS对F频段的干扰，在工程实现上很难依靠空间隔离实现无干扰的共站址。

3 共站址建设的建议
    在进行多系统共站址建设时，为妥善处理系统间干扰，需要特别注意如下问题：
    (1)勘察阶段。需做好天面和楼顶塔桅(单根抱杆、增高架、铁塔塔、景观塔等)的勘察，勘察时需注意了解天面结构；现网已有和拟新增天线的安装位置、高度、方位角、下倾角等信息；综合考虑天面大小、结构、承重，包括天面上已有其他运营商的塔桅现状，以便在设计阶段进行隔离度计算，做好记录，并拍照存档。
    (2)设计阶段。如果拟新建塔桅，需详细设计新建塔桅类型、高度、平台及支架设置，计算其与已有天线的隔离情况；如果是利旧塔桅，需详细分析原有塔桅类型、已用与剩余平台高度、已用与剩余支架高度与方位角，结合本期工程拟新增天线的安装位置、安装高度、方位角和下倾角等信息判断是否满足隔离要求。若不满足，需要对现有塔桅进行改造与核算，以满足隔离要求。
    在工程设计及实施中，需考虑充分利用空间隔离距离。通信铁塔、增高架上下平台的垂直距离一般为3～5m，通常可以满足垂直隔离要求，而水平隔离要求则要视天面大小而定。工程上为进一步减小隔离，以减小系统间干扰，在具体设计中可考虑采取以下措施：调整GSM ／  DCS基站发射天线的下倾角或主瓣水平方向角度；降低GSM／DCS基站的发射功率；在GSM／DCS发射机端或TD-SCDMA接收机端加装高性能滤波器。
    在室外环境下，PHS系统对TD-SCDMA系统干扰较大，建议目前F频段尽量用于室内，同时尽量使用F频段低端频点，可一定程度上减小来自PHS系统的干扰。TD-SCDMA系统与DCS1800系统共址时，应尽量使用1890MHz以上的频率，以减少为对抗干扰付出的工程代价，需根据不同厂家设备实测的杂散功率调整空间隔离距离。在将来PHS系统退网之后，TD室外基站使用F频段高20MHz频段时，与CDMA2000上行频点1920MHz隔离
带变窄，需要加大空间隔离距离解决干扰问题。