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兴趣联盟 - 电子与通信工程

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    浅谈TD-SCDMA系统干扰问题

    张进 2010-12-25 11:24

    摘要 TD-SCDMA系统虽然采用了多项核心技术,克服了许多其他制式系统无法克服的干扰,例如符号间干扰和多址干扰,但其本身也有一些缺点,如系统内部干扰复杂、时隙业务动态分配出现交叉时隙干扰等。本文就TD-SCDMA系统内、外两部分干扰进行分析。

    1、序言

      TD-SCDMA(时分同步码分多址,Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)是我国提出来的通信标准,在物理层核心技术上拥有自主知识产权。目前在多个大型城市建立实验网,实验结果优势突出。但由于自身的特点也存在一定的问题,例如不同制式系统的邻频干扰、时隙干扰等问题,有些系统自身可以克服的,如多址干扰,但有些如与PHS系统共存问题,就需要在网络规划、优化中根据实际情况采用不同方法解决。无论哪种制式系统,干扰一定存在,只是干扰类型不同而已,本文就有别于其他系统干扰问题进行分析,以提高该系统运营质量。

    2、TD-SCDMA系统内干扰

      TD-SCDMA系统的业务时隙可根据业务的需要动态分配,这样就有可能在转换点处出现干扰,同时系统的组网方式也有别于其他系统等等这些因素,会给TD-SCDMA系统内的干扰有别于其他系统。具体分析如下:

      2.1 交叉时隙干扰

      TD-SCDMA系统的业务时隙是动态分配的,当这种方式出现在相邻小区之间或同小区频率间的上下行转换点不一致时就可能产生干扰。如当第一个小区使用一个时隙传输上行链路信息,而第二个相邻小区使用该时隙传输下行链路信息,则这两个小区之间存在干扰。另外基站之间帧信号不同步时,也会出现这种干扰,如图1。

    图1 帧同步偏差

      对于交叉时隙干扰,目前有多种解决方案,例如在不同切换点的小区之间设置一个交叉时隙隔离带,在交叉时隙中不传输数据2;以交叉时隙的2个基站为圆心,应用导频信号确定的2个圆形区域作为交叉时隙用户所在区域3;还可以调整上下行时隙比例等。当然,同步引起的干扰,需要让系统恢复同步状态,这在其他系统同步干扰优化中也积累了丰富的经验。

    3、频率规划和组网方式不同引起的干扰

      在TD-SCDMA系统中,主要是多载波异频网络和同频网络。其中单频点多载波技术组网干扰比较大(单频点即一个频点一个小区,每个频点都有自己的公共信道),由于公共信道不进行波束赋形,不能消除干扰而带来基站间公共信道干扰。如果使用多频点多载波技术就可以克服这类干扰了。前者频谱利用率比较低,在建网初期可能较多采用;后者干扰大,由于TD-SCDMA系统目前还不能实现相邻小区的联合检测,对于同频网络,当两个相邻小区智能天线波束方向都指向同一个区域,就可能引起邻小区干扰。

      解决方法:在码道规划时,尽量不要使用满码道,同时也要合理规划扰码和优化天线。

    4、传播时延带来的干扰

      在3GPP25.928中就规定如果最大传输距离Rmax

      >ct/2=11.25 km(t=75μs,c为光速),会出现终端上行UpPTS信道干扰附近其它终端下行DwPTS信道。Rmax计算可根据链路平衡原理和相关的传播模型估到最大覆盖距离。表1是在不同环境下的最大覆盖距离估计值。

    表1 最大覆盖距离估计值(表1来自文献1)

      从表1中可以看到,时延干扰会出现在农村,但干扰影响较小,由于该地域业务少,况且也不是UpPTS和DwPTS在每帧中都进行发送和接收的。时延干扰可以对直放站等放大设备的优化提供一种参考。

      TD-SCDMA系统是一个同步系统,当然对同步要求很高,如果失去同步必然带来干扰,同时像设备引起的互调干扰、杂散干扰等,需提高设备的性能可减少其影响。

     

    5、TD-SCDMA系统外的干扰

      在目前的通信网中,出现多种制式系统共存,且互相影响。其中影响最大的就是PHS系统对TD-SCDMA系统和不同运营商间的TD-SCDMA系统。在分析问题之前,先了解相关术语。

      MCL:最小允许耦合损耗;

      ACS:邻道选择性;

      ACLR:邻道泄漏功率=发射功率/落到相邻频道功率;

      ACIR:邻频道干扰功率比;

      Pinband:带内干扰信号功率;

      Pn:底部噪声;

      ROT:被干扰系统按灵敏度的恶化量;

      CL:干扰功率经过耦合损耗;

      KTW:热噪声功率;

      NF:为接收机噪声系数;

      Ptx:Node B发射功率;

      公式一:MCL=干扰源输出功率-衰减-允许的干扰电平=Ptx-ACIR-CL,

      其中ACIR=-10log(10-ACLR/10+10-ACS/10),

      Pinband=Ptx-ACIR-CL,

      

      Pn=KTW+NF。

      5.1 PHS和TD-SCDMA系统共存带来的干扰4、5

      目前PHS的工作频率为1 900~1 915 MHz,TD-SCDMA的工作频率为2 010~2 025 MHz。从实际情况来看,邻频干扰影响很小,主要来至于两系统基站间的杂散、互调、阻塞等干扰。本文以杂散干扰为例分析,杂散干扰是由于干扰源滤波特性不能满足技术要求,使干扰源的带外信号以噪声的形式出现在相邻频段内,抬高被干扰基站的噪声基底,导致接收机灵敏度降低,上行链路性能变差。在计算两系统基站间的隔离度之前,先熟悉以下几个指标。

      公式二:P1=P2+10log(Wa/Wb),其中P1是杂散电平(带宽转换后),P2是干扰系统在被干扰系统工作频段上的杂散干扰电平,Wa为干扰电平的可测带宽,Wb为被干扰系统的信道带宽。

      公式三:I1=I2-E-10log(Wa/Wb),其中I1为被干扰基站天线连接处接收到的干扰电平,I2为干扰基站天线连接处输出的杂散辐射电平,E为天线隔离度。

      在STD-28v 5.1版标准中规定PHS基站的杂散在1 884.5~1919.6 MHz以内,平均带内功率小于794 nW/MHz(-31 dBm/MHz).表2是TD-SCDMA和PHS系统接收设备允许的杂散干扰电平。

    表2 TD-SCDMA和PHS系统接收设备允许的杂散干扰电平

      由公式一、二、三及表2,可以算得表3数据。

    表3 两系统基站间对隔离度的要求和MCL情况

      该问题的研究对于PHS和TD-SCDMA系统在室内分布系统中共存的规划、优化具有很高的参考价值。若需要共统一套分布系统,则需要考虑设备性能、增加隔离度、安装滤波器等措施来减少杂散、互调和阻塞干扰等。

      5.2 两套TD-SCDMA系统间的干扰

      TD-SCDMA系统之间的干扰,主要有两个方面,一是同一运营商的TD-SCDMA系统内的干扰,主要发生在Node B和UE之间;二是不同运营商的TD-SCDMA系统间的干扰,主要发生在Node B与UE,UE和UE,Node B与Node B之间的干扰。对于两套TD-SCDMA系统,3GPP TR25.9456中对ACS、ACLR、ACIR有规定,如表4。

    表4 ACS、ACLR、ACIR之间的关系

      根据表4,如果NF=9 dB,Ptx=34 dB,ROT=3 dB,由公式一可以算得Node B对UE的MCL=105.8 dB(同步系统)。这意味存在耦合损耗小于105.8 dB的区域,UE收到的有用信号是不能克服来自邻道的干扰信号的。其它情况依据表2同样也可以推算出来。

      解决方法:加大频率保护间隔、减少系统交错时隙、根据扇区的覆盖余量和无线信号损耗等要求合理规划两系统Node B间的距离、两个系统相邻两个站间的定向天线最好方向一致等。

      至于TD-SCDMA系统与其他系统之间的干扰,只要设置好频率间隔,发生的几率较小。当然,TD-SCDM也受到网外的直放站、放大器等其他射频设备带来的干扰,这需要运营商在网络优化中不断检查、排查,可以减少他们的影响。

    6、结束语

      目前在TD-SCDMA系统设备不成熟、技术人员比较少、缺少经验的情况下,对TD-SCDMA网络进行规划、优化和维护,既可参阅其他系统的优化方式,但又不能全盘参考。而干扰分析是网络优化中不可少的,对TD-SCDMA系统的干扰分析也是如此。像同步干扰问题、设备互调干扰问题以及外部射频放大器等干扰,可以参考其他系统的优化方式,但对于像系统共存问题、时隙问题等就需要了解相关知识才可以解决。无论是那种干扰,只要我们了解其干扰原理,在网络优化中才可以有的放矢,从而提高网络运营质量。

      (文章转载)

  • 举报 #3
    韩斐 2013-04-19 22:23
    频率规划和组网方式不同引起的干扰
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    韩斐 2013-04-19 22:24
    传播时延带来的干扰
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    韩斐 2013-04-24 20:41
    TD-SCDMA系统外的干扰
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    韩斐 2013-04-24 20:42
    PHS和TD-SCDMA系统共存带来的干扰
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    韩斐 2013-04-24 20:43
    两套TD-SCDMA系统间的干扰
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