梁童，趙培，黃景民（ 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 00080； 京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司，廣州 50663）

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室內分布系統(tǒng)多系統(tǒng)合路干擾影響分析

梁童1，趙培1，黃景民2
（1 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080；2 京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司，廣州 510663）

摘 要鐵塔公司成立后，室內分布系統(tǒng)的建設由鐵塔公司負責，未來多運營商共建共享將成為室內分布系統(tǒng)建設的主要方式，這就為多系統(tǒng)接入平臺（POI）的應用提供更為廣泛的舞臺。POI的引入節(jié)省了重復投資，但由此帶來的多系統(tǒng)干擾問題逐漸成為各運營商關注的重點。本文基于不同的POI類型，針對可能的干擾問題開展了理論分析及測試，為POI引入后的潛在干擾問題給出了解決方案，為室內分布系統(tǒng)的建設提供指導。

關鍵詞POI；多系統(tǒng)合路；互調干擾；雜散干擾；阻塞干擾

1　引言

我國目前存在多家運營商的多種無線網絡系統(tǒng)，根據(jù)以往的經驗， 運營商各自新建的分布系統(tǒng)往往僅滿足各自的網絡需求。而新的運營商和新的系統(tǒng)在進入大樓時，又要重新布設新的分布系統(tǒng)，這既增加了投資成本和工作量，又影響大樓內部的美觀，同時，密密麻麻的線纜給后期維護帶來困難。在特定情況下，如地下鐵路、鐵路隧道、大型會展中心、大型體育場館、大型綜合樓宇等，人員密集、流動性大，有多種移動通信需求，設備安裝空間有限，不可能同時安裝多套無線接入系統(tǒng)，這就對多運營商共建共享提出了要求，也為多系統(tǒng)接入平臺（Point of Interface，POI）的應用提供了舞臺。POI可以進行多頻段、多信號合路，實現(xiàn)“多網合一”和“透明傳輸”功能，從而避免了室內分布系統(tǒng)建設的重復投資。

尤其是鐵塔公司成立后，室內分布系統(tǒng)由鐵塔公司承建，POI的應用將更加廣泛。隨之帶來的多系統(tǒng)合路的干擾問題也將逐漸顯現(xiàn)，成為后續(xù)各運營商關注的重點。

2　POI原理及應用分析

2.1POI分類

作為連接信源和分布系統(tǒng)的橋梁，POI的主要作用在于對多系統(tǒng)下行信號進行合路，同時對各系統(tǒng)的上行信號進行分路，并盡可能抑制各系統(tǒng)間的無用干擾成分。根據(jù)連接POI的信源傳輸方向，POI可分為單工和雙工兩種模式：

（1）單工：接入POI端口的信源只有單獨發(fā)射TX或接收RX功能。

（2）雙工：接入POI端口的信源同時具備發(fā)射TX和接收RX功能。

根據(jù)POI天線輸出口信號傳輸方向，POI可分為收發(fā)合纜和收發(fā)分纜兩種模式：

（1）收發(fā)同纜：天線輸出口同時傳輸TX和RX兩個方向信號。

（2）收發(fā)分纜：天線輸出口單獨傳輸TX或RX某個單獨方向信號。

目前，根據(jù)對運營商建網需求和網絡演進的分析，鐵塔公司對POI設備進行了標準化，根據(jù)其可輸入制式和頻段的差異，確定A型、B型、C型3種類型，滿足不同場景的需求。3種類型POI設備的輸入制式和頻段如表1所示。

2.2POI應用

POI通過對多頻段、多制式無線通信系統(tǒng)的接入及透明傳輸，實現(xiàn)多網絡共用一套天饋系統(tǒng)，能夠在滿足覆蓋效果的同時，節(jié)省運營商的投資、避免重復建設。POI主要作用是實現(xiàn)多系統(tǒng)合路，這一點上POI與合路器功能相同，但是POI不僅具有合路功能，還具有以下合路器不具備的功能：

（1）模塊化設計，擴容性好；

（2）滿足不同系統(tǒng)、頻段的個性需求；

（3）系統(tǒng)具有整體監(jiān)控功能，維護方便；

（4）可以預留端口，方便升級。

鑒于以上各種優(yōu)點，POI可廣泛地應用于飛機場、火車站、地鐵、會展中心、體育場館、政府辦公機關、高級商務樓等場所的通信網絡覆蓋。

3　多系統(tǒng)合路干擾原因

3.1干擾原因

我國運營商使用多種制式多個頻段進行網絡覆蓋，POI設備實現(xiàn)了多系統(tǒng)的合路，但由于頻率使用較多，尤其是存在不同制式鄰頻共存的情況。當多個頻段合路時，頻率因素加之器件本身的特性，成為系統(tǒng)間干擾的潛在影響因素。

3.2干擾類型

由于頻率使用和器件本身的特性帶來的干擾主要包括阻塞干擾、雜散干擾和互調干擾3種，本節(jié)主要對這3種干擾進行分析。

3.2.1雜散干擾

由于存在某系統(tǒng)的下行發(fā)射頻段與其它系統(tǒng)鄰頻共存的情況，由于發(fā)射機的非線性，除了在自身頻段內發(fā)射高功率的信號外，在相鄰的頻段上也會發(fā)射一些無用的低功率雜散信號，包括熱噪聲、諧波、寄生輻射、頻率轉換產物等，當它們輻射到其它系統(tǒng)基站的接收機時，會抬高接收機的噪底，降低靈敏度，形成雜散干擾。

表1　POI設備類型表（頻段單位：MHz）

3.2.2阻塞干擾

系統(tǒng)在自身頻段發(fā)射高功率的信號，發(fā)射信號雖然沒有落入相鄰頻段內，但如果POI端口間不能提供足夠的隔離使發(fā)射信號進行足夠的衰減，就會由于輸入其它頻段系統(tǒng)的接收機有源電路的帶外干擾信號過強，超出線性工作范圍，導致其飽和而性能下降甚至無法工作。若要降低此類干擾，則在保證一定保護帶的條件下，需提高POI設備端口間的隔離度，給該端口頻帶范圍外的頻段發(fā)射信號帶來足夠的衰減。

3.2.3互調干擾

當兩個或多個載波信號同時發(fā)射時，會由于發(fā)射機或天線的非線性，在特定關系的頻率上生成3階、5階或7階互調信號，當這些信號落在某個系統(tǒng)的接收頻段時，會對該頻段形成發(fā)射互調干擾?？梢钥闯?，互調信號會隨著階數(shù)的增加而功率逐漸下降。其中3階互調信號功率最高，干擾最大，其次為5階互調。

由于POI器件通過多系統(tǒng)合路實現(xiàn)了多運營商的共建共享，為互調干擾的產生提供了必要的條件。若POI器件多個端口間的互調抑制能力不能到達一定的要求，在進行系統(tǒng)饋入時，存在互調干擾的可能，表2給出了可能存在互調干擾的系統(tǒng)間組合情況?？梢钥闯?，多個系統(tǒng)間的互調干擾可落入3家運營商的多個系統(tǒng)接收頻段中，在系統(tǒng)饋入時若不考慮頻率因素，進行頻點規(guī)劃或器件指標約束，將會對系統(tǒng)的性能產生影響。

表2　可能產生互調干擾的系統(tǒng)組合

4　干擾影響分析

4.1干擾影響理論分析

4.1.1雜散干擾分析

雜散干擾的隔離度要求的計算方法如式（1）所示。

其中， ISO為隔離度要求， Pspuri為干擾系統(tǒng)的帶外發(fā)射功率值， Imax為被干擾系統(tǒng)允許的最大干擾值。其中， Imax的計算方法如式（2）所示。

其中， Pn為被干擾系統(tǒng)接收機的帶內噪聲， Nf為接收機的噪聲系數(shù)， MRX為被干擾系統(tǒng)允許的干擾惡化余量，一般取-6 dB。

4.1.2阻塞干擾分析

除雜散干擾外，阻塞干擾也是進行干擾分析時必須要考慮的因素。在進行多系統(tǒng)共建共享設計時，只要保證到達接收機輸入端的干擾信號功率不超過系統(tǒng)指標要求的阻塞電平，就可以認為該系統(tǒng)未受到阻塞干擾的影響。

阻塞干擾隔離度的計算方法如式（3）所示。

其中， IBlock為阻塞干擾的隔離度要求， PTx為干擾源系統(tǒng)的發(fā)射功率， EBlock為被干擾基站的阻塞指標要求。

4.1.3互調干擾分析

互調干擾是系統(tǒng)間重要的干擾問題之一，互調干擾隔離度的計算方法如式（4）所示。

其中， Iinter為互調干擾隔離度要求， Pinter為落入被干擾系統(tǒng)接收機的互調干擾水平，Imax為被干擾系統(tǒng)允許的最大干擾值，計算方法與4.1.1節(jié)相同。

4.1.4整體隔離度要求

系統(tǒng)間的干擾隔離度設置應綜合考慮雜散干擾、阻塞干擾和互調干擾3者的影響，取3者中的最大值。POI為多系統(tǒng)合路設備，因此，器件各個端口間的隔離度應充分考慮相關系統(tǒng)間的互干擾情況。進行理論分析時，發(fā)射功率按照43 dBm進行計算，干擾系統(tǒng)的帶外發(fā)射功率值參考國家射頻指標要求及3GPP規(guī)定的設備帶外發(fā)射水平，接收機的噪聲系數(shù)為5 dB，被干擾系統(tǒng)允許的干擾惡化余量取-6 dB，根據(jù)以上方法計算不同干擾的隔離度后，分別取最大值，得到如表3所示的LTE系統(tǒng)端口間的隔離度要求。

4.2干擾影響測試分析

根據(jù)3.2.3節(jié)的分析，電信1.8 GHz和2.1 GHz頻段的互調干擾會影響E頻段TD-LTE系統(tǒng)。本小節(jié)通過搭建實驗室測試平臺，開展采用POI進行多系統(tǒng)共建后的干擾影響測試，重點關注對移動E頻段TDLTE系統(tǒng)的干擾。

測試系統(tǒng)的接入情況及測試的器件連接情況如圖1所示，測試采用收發(fā)合纜的POI進行，表4給出了全部信源的系統(tǒng)、頻段及頻點信息。

測試中首先開啟移動E頻段的TD-LTE設備，設置其工作頻段為2 350～2 370 MHz，在確定信源發(fā)射功率后測量TD-LTE系統(tǒng)工作頻段內的系統(tǒng)底噪水平。之后逐步開啟電信1.8 GHz頻段LTE和2.1 GHz頻段LTE系統(tǒng)，并調整電信LTE系統(tǒng)信源的發(fā)射功率，通過測試E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪水平，評估干擾影響程度。具體操作步驟和測試結果如表5所示。

表3　系統(tǒng)間隔離度分析（單位：dB）

從測試結果可以看出，在正常無干擾的情況下，移動E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪維持在正常水平，為-120 dBm。開啟電信1.8 GHz的LTE系統(tǒng)后，移動E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪沒有抬升。繼續(xù)開啟電信2.1 GHz的LTE系統(tǒng)后，E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪提升至-92 dBm，受到明顯的干擾，測試證明電信1.8GHz和2.1 GHz的互調會對移動E頻段（2 350～2 370 MHz）TD-LTE系統(tǒng)產生較大的干擾。

圖1　測試系統(tǒng)圖

表4　信源配置信息表

表5　干擾測試步驟及測試結果

然后，測試提升電信1.8 GHz和2.1 GHz的LTE系統(tǒng)發(fā)射功率，對E頻段TD-LTE的干擾是否會產生影響。從測試結果看出，將電信1.8 GHz發(fā)射功率從32 dBm提升至41.7 dBm，將2.1 GHz的發(fā)射功率從32.9 dBm提升至43 dBm后，移動E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪繼續(xù)提升至-87 dBm，這主要是由于互調干擾的強度與信號的發(fā)射功率密切相關，發(fā)射功率提升后，對E頻段TD-LTE的干擾增強，其系統(tǒng)底噪進一步提升。

步驟6和步驟7開展了頻點調整的測試，互調干擾與頻點密切相關，在調整電信2.1 GHz頻段的工作頻點后，與1.8 GHz頻段產生的互調干擾的頻點也發(fā)生變化，從測試結果看出，E頻段TD-LTE系統(tǒng)的底噪有一定的降低，但仍高于無干擾時-120 dBm的底噪水平，說明部分調整發(fā)射系統(tǒng)的工作頻點后，落入接收頻段內的干擾降低。步驟7繼續(xù)調整了E頻段TD-LTE系統(tǒng)的工作頻點，從2 350～2 370 MHz調整到2 320～2 340 MHz，調整后TD-LTE系統(tǒng)的底噪降低至-120 dBm，說明電信1.8 GHz與2.1 GHz的互調未落入2 320～2 340 MHz頻段內。

測試證明，電信1.8 GHz與2.1 GHz頻段的三階互調會對E頻段TD-LTE系統(tǒng)產生明顯干擾，但可通過調整發(fā)射與接收系統(tǒng)的工作頻點來解決干擾問題。

5　多系統(tǒng)合路干擾問題規(guī)避方案

5.1加嚴POI器件指標

為避免雜散與阻塞干擾問題，在系統(tǒng)信源設備本身的射頻指標已經確定的情況下，只能通過制定滿足端口間隔離要求的隔離度指標，并保證POI器件滿足該指標。

根據(jù)分析，F(xiàn)DD系統(tǒng)的端口間隔離度要求較低，一般30dB左右即可滿足，但TDD與FDD系統(tǒng)，以及TDD系統(tǒng)之間的端口隔離度要求較高，尤其是頻率間隔較近的系統(tǒng)，其隔離度需要達到80dB以上。

5.2系統(tǒng)接入方式調整

根據(jù)3.2.3節(jié)的互調干擾分析，聯(lián)通DCS、移動GSM與電信CDMA之間的互調會對多個系統(tǒng)產生干擾，通過插拔系統(tǒng)測試的方式可以確定電信CDMA為干擾的最關鍵影響因素，測試結果如圖2所示。

在系統(tǒng)設計時，POI分為下行單元和上行單元，下行發(fā)射信號通過下行單元饋入。由于互調干擾是發(fā)射引起的，因此可以通過將CDMA的下行發(fā)射接入至POI的上行單元，避免CDMA系統(tǒng)與其它系統(tǒng)通過同一個POI器件發(fā)射，從而解決互調干擾問題。

另外，目前廣電的DTV系統(tǒng)在地鐵中進行移動電視播放，使用726～734 MHz頻段。在實際應用中，廣電DTV、聯(lián)通WCDMA和移動GSM系統(tǒng)的三階互調會對移動的E頻段TD-LTE系統(tǒng)產生干擾。同樣的，為避免這三個系統(tǒng)采用同一POI設備饋入帶來的干擾問題，可以將廣電DTV的發(fā)射接入到上行接收單元的預留接口中，從而解決三個系統(tǒng)之間的互調干擾問題。

圖2　CDMA系統(tǒng)插拔前后底噪變化

除了可以將發(fā)射接入接收單元外，在條件允許時，可以部署兩套POI設備，將可能產生干擾的系統(tǒng)分開通過不同的POI設備進行接入，從根本上解決干擾問題。

5.3頻率調整與優(yōu)化

互調干擾的被干擾頻點是由干擾源的工作頻點決定的，參考4.3節(jié)的測試與分析，通過調整干擾源或者被干擾系統(tǒng)的頻點配置，可以很好的解決系統(tǒng)間的互調干擾問題。由于頻點調整涉及到多運營商之間的協(xié)調，因此，盡量采用調整系統(tǒng)接入設備的方式解決，如果設備條件不允許，后期可通過頻點優(yōu)化的方式避免互調干擾。

6　結論及建議

根據(jù)分析及測試，采用POI進行多系統(tǒng)合路后，帶來的互調干擾、雜散干擾及阻塞干擾等問題亟需解決。首先需要通過提升POI器件本身的隔離度指標避免FDD與TDD系統(tǒng)合路帶來的雜散及阻塞干擾的問題，對于FDD與TDD鄰頻共存，且系統(tǒng)本身雜散發(fā)射指標未按照國家最新規(guī)定的-65 dBm/MHz進行設計的，其端口間隔離度至少要達到80 dB以上。對于互調干擾問題，首先應提高器件本身的互調抑制度。同時，在實際系統(tǒng)設計時，可以采用將潛在干擾的系統(tǒng)通過不同的POI器件饋入的方式解決互調干擾，也可以通過頻點調整優(yōu)化的方法規(guī)避干擾問題。

參考文獻

［1］ 趙培， 李剴， 張需溥. 室內無線通信技術原理與工程實踐［M］.北京：北京郵電大學出版社，2015.

［2］ QZTT 1003.2-2014 無源分布系統(tǒng) 多系統(tǒng)接入平臺（POI）技術要求及測試方法［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

中圖分類號TN929.5

文獻標識碼A

文章編號1008-5599（2016）05-0070-06

收稿日期：2015-06-08