3G网络规划中TD-SCDMA与WCDMA的互干扰
时间：2020-12-14
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摘要3G网络在中国市场商用的决定性时刻已离我们越来越近，但是，主流的三大协议标准由于其技术标准与营运氛围各不相同，势必会带来频率间相互干扰的问题，甚至与现行的CDMA、GSM和PCS网络都会有互干扰问题的出现。
文章从数学角度分析了TD-SCDMA与WCDMA在网络规划时的互干扰问题和解决构思。
1、3G网络中的互干扰类型
在网络规划过程中，对于异系统间互干扰的总体理解就是干扰源对被干扰接收机产生的干扰效应。干扰效应从理论上来讲大致可以分为以下3类。
（1）加性噪声干扰：干扰源产生在被干扰频段的噪声。包括干扰源的杂散、噪底、邻道、发射互调等噪声。
（2）交调干扰：当多个强信号同时进入接收机时，在接收机前端非线性电路作用下产生交调频率，交调频率落入接收机中频频带内造成的干扰，称为接收机交调干扰。
（3）阻塞干扰和ACS邻道干扰：接收微弱的有用信号时，受到带外的强信号引起的接收机包含失真造成的干扰，称为阻塞干扰；在第一邻频存在强信号所造成的干扰，称为ACS邻道干扰。
目前，TD-SCDMA与WCDMA系统之间既不存在交调干扰也无ACS邻道干扰，我们只需要考虑加性噪声干扰和阻塞干扰。
2、干扰确定性计算
这里网络规划所设计到的网络互干扰分析均暂时不考虑TD-SCDMA的智能天线以及其时分双工工作特点，同时，下面理论分析中的垂直隔离距离的准确定义是指上方天线底部到下方天线顶部的距离。
2.1TD-SCDMA下行对WCDMA上行的干扰
2.1.1加性噪声干扰
TD-SCDMA系统协议标准对带外杂散辐射的指标规定如下：带外杂散辐射小于-80dBm/3.84MHz（1920～1980MHz）。
而WCDMA系统协议标准中的基站噪底是-103dBm/3.84MHz。
这里，我们以灵敏度恶化1dB为准则，计算所需要的空间隔离度。
表1 加性噪声干扰
2.1.2阻塞干扰
在3GPP所规定的协议标准中，阻塞指标如表2所示。
其实，3GPP所制定的协议标准中并没有特意地对TD-SCDMA系统规定其抗阻塞指标。WCDMA基站发射功率是41dBm，因此需要的空间隔离度：41-（-15）=56dB，考虑到TD-SCDMA是宽带信号，阻塞影响大干载波信号，因此留4dB余量取隔离度60dB。
实际上，目前行业内通用的WCDMA宏基站射频前端滤波器对TD-SCDMA频段的抑制达到了50dB以上，因此所需要的空间隔离度会远小于60dB。
根据空间隔离公式计算可得到需要的隔离距离是：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
2.1.3小结
只要我们保证了TD-SCDMA与WCDMA基站间31dB的空间隔离度，即可避免TD-SCDMA下行对WCDMA上行的基站干扰，且所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
2.2WCDMA下行对TD-SCDMA上行的干扰
2.2.1杂散干扰
TD-SCDMA与WCDMA共站址的基本要求是：WCDMA基站在890～915MHz带外杂散指标为-98dBm/100kHz=-87dBm/1.28MHz。
根据TD-SCDMA基站协议指标计算，以灵敏度恶化1dB为准则，为了避免加性噪声干扰所需要的隔离度如表3所示。
表3 避免加性噪声干扰所需要的隔离度
这里，可以看到所需要的隔离度低于TD-SCDMA下行对WCDMA上行干扰时的隔离要求。
2.2.2阻塞干扰
按照协议要求，TD-SCDMA基站对带外阻塞的要求如表4所示。
表4 TD-SCDMA基站对带外阻塞的要求
WCDMA基站发射功率是43dBm，因此需要的空间隔离度为：43-（-15）=58dB，考虑到WCDMA是宽带信号，阻塞影响大于载波信号，因此留4dB余量取隔离度62dB。
所以，整个系统所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
实际上，由于TD-SCDMA宏基站前端射频滤波器对WCDMA发射频段有较高的抑制作用，频率间隔85MHz，因此到达TD-SCDMA接收机的WCDMA阻塞干扰信号比较小。
2.2.4小结
只要我们保证了TD-SCDMA与WCDMA基站间62dB的空间隔离度，即可避免WCDMA下行对TD-SCDMA上行的基站干扰，且所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
3、总结
通过分析可以看出，TD-SCDMA与WCDMA系统间主要存在的是阻塞干扰。根据协议标准，为避免干扰所需要的空间隔离度为61dB，所需要的隔离距离通过计算为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
最后，再综合考虑TD-SCDMA的智能天线和时分双工的工作特点，确定所需要的空间隔离应该低于61dB。
所以，TD-SCDMA与WCDMA共站时，根据上述理论分析，我们建议采用垂直隔离；而在不共站的情况下，站间隔离距离应考虑采用水平隔离要求，但必须注意天线主瓣要尽量不正对。
文章从数学角度分析了TD-SCDMA与WCDMA在网络规划时的互干扰问题和解决构思。
1、3G网络中的互干扰类型
在网络规划过程中，对于异系统间互干扰的总体理解就是干扰源对被干扰接收机产生的干扰效应。干扰效应从理论上来讲大致可以分为以下3类。
（1）加性噪声干扰：干扰源产生在被干扰频段的噪声。包括干扰源的杂散、噪底、邻道、发射互调等噪声。
（2）交调干扰：当多个强信号同时进入接收机时，在接收机前端非线性电路作用下产生交调频率，交调频率落入接收机中频频带内造成的干扰，称为接收机交调干扰。
（3）阻塞干扰和ACS邻道干扰：接收微弱的有用信号时，受到带外的强信号引起的接收机包含失真造成的干扰，称为阻塞干扰；在第一邻频存在强信号所造成的干扰，称为ACS邻道干扰。
目前，TD-SCDMA与WCDMA系统之间既不存在交调干扰也无ACS邻道干扰，我们只需要考虑加性噪声干扰和阻塞干扰。
2、干扰确定性计算
这里网络规划所设计到的网络互干扰分析均暂时不考虑TD-SCDMA的智能天线以及其时分双工工作特点，同时，下面理论分析中的垂直隔离距离的准确定义是指上方天线底部到下方天线顶部的距离。
2.1TD-SCDMA下行对WCDMA上行的干扰
2.1.1加性噪声干扰
TD-SCDMA系统协议标准对带外杂散辐射的指标规定如下：带外杂散辐射小于-80dBm/3.84MHz（1920～1980MHz）。
而WCDMA系统协议标准中的基站噪底是-103dBm/3.84MHz。
这里，我们以灵敏度恶化1dB为准则，计算所需要的空间隔离度。
表1 加性噪声干扰
2.1.2阻塞干扰
在3GPP所规定的协议标准中，阻塞指标如表2所示。
其实，3GPP所制定的协议标准中并没有特意地对TD-SCDMA系统规定其抗阻塞指标。WCDMA基站发射功率是41dBm，因此需要的空间隔离度：41-（-15）=56dB，考虑到TD-SCDMA是宽带信号，阻塞影响大干载波信号，因此留4dB余量取隔离度60dB。
实际上，目前行业内通用的WCDMA宏基站射频前端滤波器对TD-SCDMA频段的抑制达到了50dB以上，因此所需要的空间隔离度会远小于60dB。
根据空间隔离公式计算可得到需要的隔离距离是：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
2.1.3小结
只要我们保证了TD-SCDMA与WCDMA基站间31dB的空间隔离度，即可避免TD-SCDMA下行对WCDMA上行的基站干扰，且所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
2.2WCDMA下行对TD-SCDMA上行的干扰
2.2.1杂散干扰
TD-SCDMA与WCDMA共站址的基本要求是：WCDMA基站在890～915MHz带外杂散指标为-98dBm/100kHz=-87dBm/1.28MHz。
根据TD-SCDMA基站协议指标计算，以灵敏度恶化1dB为准则，为了避免加性噪声干扰所需要的隔离度如表3所示。
表3 避免加性噪声干扰所需要的隔离度
这里，可以看到所需要的隔离度低于TD-SCDMA下行对WCDMA上行干扰时的隔离要求。
2.2.2阻塞干扰
按照协议要求，TD-SCDMA基站对带外阻塞的要求如表4所示。
表4 TD-SCDMA基站对带外阻塞的要求
WCDMA基站发射功率是43dBm，因此需要的空间隔离度为：43-（-15）=58dB，考虑到WCDMA是宽带信号，阻塞影响大于载波信号，因此留4dB余量取隔离度62dB。
所以，整个系统所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
实际上，由于TD-SCDMA宏基站前端射频滤波器对WCDMA发射频段有较高的抑制作用，频率间隔85MHz，因此到达TD-SCDMA接收机的WCDMA阻塞干扰信号比较小。
2.2.4小结
只要我们保证了TD-SCDMA与WCDMA基站间62dB的空间隔离度，即可避免WCDMA下行对TD-SCDMA上行的基站干扰，且所需要的隔离距离为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
3、总结
通过分析可以看出，TD-SCDMA与WCDMA系统间主要存在的是阻塞干扰。根据协议标准，为避免干扰所需要的空间隔离度为61dB，所需要的隔离距离通过计算为：
（1）只有垂直隔离时：1.1m；
（2）只有水平隔离时：15m（此时，这两个UMTS系统的不同双工方式的天线主瓣需相差60°以上）。
最后，再综合考虑TD-SCDMA的智能天线和时分双工的工作特点，确定所需要的空间隔离应该低于61dB。
所以，TD-SCDMA与WCDMA共站时，根据上述理论分析，我们建议采用垂直隔离；而在不共站的情况下，站间隔离距离应考虑采用水平隔离要求，但必须注意天线主瓣要尽量不正对。