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【摘要】 简述TD-LTE車地无线系统在地铁应用中的基本架构，根据目前商用的频段进行分析，指出可能存在的干扰源。首先进行系统内干扰分析并计算隔离度，再进行系统间干扰分析，根据干扰规避准则，分别计算存在干扰的系统间隔离度。
【关键词】 TD-LTE 杂散干扰 阻塞干扰 隔离度 地铁
一、引言
根据工信部无【2015】65号文的规定，明确1785～1805MHz频段作为时分双工（TDD）方式无线接入系统的使用频率，主要用于城市轨道交通、电力、石油等行业专用通信网，因此，分析TD-LTE在地铁中的干扰，对轨道交通车地无线通信的发展和应用都尤为必要。
二、TD-LTE车地无线系统基本网络架构
主要包含核心网、车站子系统中的基站、以及车载子系统中的TAU（车载接入单元）和车载天线等。其中车站子系统一般采用分布式基站，由BBU（射频拉远模块）和RRU（基带处理单元）组成，BBU放置于车站弱电设备室，地铁隧道两侧分别部署一套RRU，与泄露电缆连接实现隧道覆盖。
三、干扰频段分析
主要商用频段如下：
1、中国电信：CDMA800（下行870～880MHz，上行825～835MHz）、CDMA 2000（下行2110～2125MHz，上行1920～1935MHz）、PHS（1900-1920MHz）、FDD-LTE（下行1850-1880MHz，上行1755-1785MHz）。
2、中国移动：GSM900（下行935～960MHz ，上行885～915MHz）、DCS1800（下行1805～1850MHz，上行1710～1755MHz）、TD-SCDMA（下行2010～2025MHz、上行 1900～1920MHz）、TD-LTE（1880～1900MHz （F频段）、2320-2370 MHz （E频段）、2570-2630MHz（D频段））。
3、中国联通：GSM900（下行954～960MHz，上行909～915MHz）、DCS1800（下行1830～1850MHz，上行1735～1755MHz）、WCDMA（下行2130～2145MHz，上行1940～1955MHz）。
4、其他：WLAN（2400～2483.5MHz）、专用无线集群TETRA（下行851～866MHz，上行806～821MHz）、TD-LTE车地无线系统（简称车地无线系统）（1785～1805MHz）。
根据频段划分，中国移动的DCS1800下行频段、中国电信的FDD-LTE上行频段与车地无线系统邻频，对车地无线系统有较强的干扰，相互之间的隔离是需要重点考虑。中国移动的TD-LTE频段与车地无线系统频段间隔较大，根据中国移动的规划，F和D频段将用在室外，E频段将用在室内，那么，TD-LTE系统在地铁中的频段最有可能的是E频段，与车地无线系统频率间隔520MHz。另外车地无线系统在实际应用中有可能会存在同频干扰。
四、系统内干扰分析
由于大多地铁都采用泄露电缆的覆盖方案，当列车停靠站台时，有可能受到站台对面小区的同频干扰。假设车载终端距离同侧漏缆的距离约为W1，距离对侧漏缆的距离约为 W2。由于TD-LTE上下行同频，所以只考虑下行覆盖，按终端距离邻区最近的点计算，忽略RRU和漏缆起始点之间连接电缆的损耗，那么：
终端接收到本小区的信号为：S1=设备输出功率+终端增益-传输损耗-95%耦合损耗-宽度因子1-衰落余量-接头损耗。终端接收到邻小区的信号为：S2=设备输出功率+终端增益-传输损耗-95%耦合损耗-宽度因子2-衰落余量-接头损耗-车体、墙体损耗（假设为a）。两侧小区信号隔离度=S1-S2=20lg（W1/2）-20lg （W2/2）+a。
五、系统间干扰分析
5.1系统间主要干扰和规避准则
系统间干扰主要分为杂散干扰、互调干扰、阻塞干扰。其中互调干扰受限于电路、器件的性能以及使用的频率，且在设备不改变的前提下，可调整系统频率来减少互调干扰，以下不做讨论。
为避免系统间干扰，系统间隔离度应遵守以下两条准则：1）、杂散干扰规避准则：被干扰基站从干扰基站接收到的杂散辐射信号强度比它的接收机噪声基底低7dB（敏降0.8dB）；被干扰终端接收到的杂散辐射信号强度比它的接收机噪声基底低（敏降3dB）。2）、阻塞干扰规避准则：被干扰基站从干扰基站接收到的总载波功率应比接收机的1dB压缩点低5dB。
5.2隔离度指标计算方法
根据干扰规避准则，可以计算系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）， Is[dB]为杂散干扰隔离度要求，Ib[dB]为阻塞干扰隔离度要求。邻频杂散干扰隔离度Is1= PTxACLR-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，PTx[dBm]为干扰系统功率，ACLR[dB]为邻道泄漏功率比，BWTx[HZ]为干扰系统杂散指标的测量带宽，BWRx[HZ]为被干扰系统的工作带宽，N[dBm]为被干扰系统的底噪，D[dB]为被干扰系统接收机的干扰保护准则。
非邻频杂散干扰隔离度Is2=E-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，E[dBm]为干扰系统杂散指标。阻塞干扰隔离度Ib=PTx-Eb，PTx[dBm]为干扰系统功率，Eb[dBm]为被干扰系统的阻塞指标。
5.3 DCS1800与车地无线系统的隔离度
DCS1800 对车地无线系统的邻频杂散干扰隔离度：若DCS1800的发射功率为45dBm/45MHz，车地无线系统的底噪为-93.5dBm/10MHz[NF（基站接收噪声系数）=5dB]，D=-7dB，两系统间的保护带5MHz，DCS1800的ACLR按照45dB，那么，相应的邻频杂散隔离度为：45-45-10lg（45/10）-（-93.5）-（-7）=93.97dB。 DCS1800 对车地无线系统的阻塞干扰隔离度：若DCS1800的发射功率为45dBm，车地无线系统的带内阻塞指标为-43dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为45-（-43）=88dB。
车地无线系统对DCS1800 的邻频杂散干扰隔离度：若车地无线系统的发射功率为33dBm/10MHz，DCS1800的底噪为-121 dBm/100KHz（NF=5dB）， D=-7 dB，车地无线系统的ACLR为45dB，那么，相应的干扰隔离度为：33-45-10lg（10/0.1）-（-121）-（-7）=96dB。车地无线系统对DCS1800 的阻塞干扰隔离度：若车地无线系统的发射功率为33dBm， DCS1800带内抗阻塞能力为-43dBm， 相应阻塞干扰所需要的隔离为33-（-43）=76dB。
因此，DCS1800与车地无线系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（93.97 dB，88 dB，96dB，76 dB）=96 dB，中国电信的FDD-LTE上行频段1755-1785MHz与车地无线系统的隔离度计算方法同上，故不再细述。
5.4中国移动TD-LTE（E频段）与车地无线系统的隔离度
中移TD-LTE 对车地无线系统的非邻频杂散干扰隔离度：若中移TD-LTE在车地无线系统的杂散指标为-88dBm/MHz，车地无线系统基站接收机底噪为-93.5dBm/10MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規避中移TD-LTE对车地无线系统的杂散干扰所需要的隔离度为：-88-10lg（1/10）-（-93.5）-（-7）=22.5dB。
中移TD-LTE 对车地无线系统的阻塞干扰隔离度：若中移TD-LTE的发射功率为43dBm，车地无线系统的在带外抗阻塞能力为16dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为43-16=27dB。
车地无线系统对中移TD-LTE 的非邻频杂散干扰隔离度：若车地无线系统在中移TD-LTE的杂散指标为-52dBm/MHz，中移TD-LTE基站接收机底噪为-93.5dBm/20MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，规避中移TD-LTE对车地无线系统的杂散干扰所需要的隔离度为：-52-10lg（1/20）-（-93.5）-（-7）=61.51dB。
车地无线系统对中移TD-LTE 的阻塞隔离度：若车地无线系统的发射功率为46dBm，中移TD-LTE系统的带外抗阻塞能力为16dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为46-16=30dB。
因此，中国移动TD-LTE与车地无线系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（22.5dB，27 dB，61.51dB，30 dB）=61.51 dB。
六、结束语
TD-LTE在地铁中的干扰规避根本点是要满足多系统共存的基本条件，即系统方案的设计必须达到相应隔离度要求。系统间的干扰可用分析的方法来算出减低干扰的隔离要求，一般采用最坏的情况来分析，得到的结果趋于保守，与实际情况还有出入。
系统隔离度增强的方式主要有直接合路方式、后端合路方式、空间隔离方式、加装带通滤波器、提高信源设备射频性能等。
参 考 文 献
[1]高泽华、高峰、林海涛等.室内分布系统规划与设计——GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN[M]。北京：人民邮电出版社，2013.1.
[2]（美）苏信丰 著，朗讯科技（中国）有限公司无线工程组译.UMTS空中接口与无线工程[M].北京：人民邮电出版社，2006.9.
[3]3GPP TS 36.104 V12.7.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception（Release 12）.2015.3.
【关键词】 TD-LTE 杂散干扰 阻塞干扰 隔离度 地铁
一、引言
根据工信部无【2015】65号文的规定，明确1785～1805MHz频段作为时分双工（TDD）方式无线接入系统的使用频率，主要用于城市轨道交通、电力、石油等行业专用通信网，因此，分析TD-LTE在地铁中的干扰，对轨道交通车地无线通信的发展和应用都尤为必要。
二、TD-LTE车地无线系统基本网络架构
主要包含核心网、车站子系统中的基站、以及车载子系统中的TAU（车载接入单元）和车载天线等。其中车站子系统一般采用分布式基站，由BBU（射频拉远模块）和RRU（基带处理单元）组成，BBU放置于车站弱电设备室，地铁隧道两侧分别部署一套RRU，与泄露电缆连接实现隧道覆盖。
三、干扰频段分析
主要商用频段如下：
1、中国电信：CDMA800（下行870～880MHz，上行825～835MHz）、CDMA 2000（下行2110～2125MHz，上行1920～1935MHz）、PHS（1900-1920MHz）、FDD-LTE（下行1850-1880MHz，上行1755-1785MHz）。
2、中国移动：GSM900（下行935～960MHz ，上行885～915MHz）、DCS1800（下行1805～1850MHz，上行1710～1755MHz）、TD-SCDMA（下行2010～2025MHz、上行 1900～1920MHz）、TD-LTE（1880～1900MHz （F频段）、2320-2370 MHz （E频段）、2570-2630MHz（D频段））。
3、中国联通：GSM900（下行954～960MHz，上行909～915MHz）、DCS1800（下行1830～1850MHz，上行1735～1755MHz）、WCDMA（下行2130～2145MHz，上行1940～1955MHz）。
4、其他：WLAN（2400～2483.5MHz）、专用无线集群TETRA（下行851～866MHz，上行806～821MHz）、TD-LTE车地无线系统（简称车地无线系统）（1785～1805MHz）。
根据频段划分，中国移动的DCS1800下行频段、中国电信的FDD-LTE上行频段与车地无线系统邻频，对车地无线系统有较强的干扰，相互之间的隔离是需要重点考虑。中国移动的TD-LTE频段与车地无线系统频段间隔较大，根据中国移动的规划，F和D频段将用在室外，E频段将用在室内，那么，TD-LTE系统在地铁中的频段最有可能的是E频段，与车地无线系统频率间隔520MHz。另外车地无线系统在实际应用中有可能会存在同频干扰。
四、系统内干扰分析
由于大多地铁都采用泄露电缆的覆盖方案，当列车停靠站台时，有可能受到站台对面小区的同频干扰。假设车载终端距离同侧漏缆的距离约为W1，距离对侧漏缆的距离约为 W2。由于TD-LTE上下行同频，所以只考虑下行覆盖，按终端距离邻区最近的点计算，忽略RRU和漏缆起始点之间连接电缆的损耗，那么：
终端接收到本小区的信号为：S1=设备输出功率+终端增益-传输损耗-95%耦合损耗-宽度因子1-衰落余量-接头损耗。终端接收到邻小区的信号为：S2=设备输出功率+终端增益-传输损耗-95%耦合损耗-宽度因子2-衰落余量-接头损耗-车体、墙体损耗（假设为a）。两侧小区信号隔离度=S1-S2=20lg（W1/2）-20lg （W2/2）+a。
五、系统间干扰分析
5.1系统间主要干扰和规避准则
系统间干扰主要分为杂散干扰、互调干扰、阻塞干扰。其中互调干扰受限于电路、器件的性能以及使用的频率，且在设备不改变的前提下，可调整系统频率来减少互调干扰，以下不做讨论。
为避免系统间干扰，系统间隔离度应遵守以下两条准则：1）、杂散干扰规避准则：被干扰基站从干扰基站接收到的杂散辐射信号强度比它的接收机噪声基底低7dB（敏降0.8dB）；被干扰终端接收到的杂散辐射信号强度比它的接收机噪声基底低（敏降3dB）。2）、阻塞干扰规避准则：被干扰基站从干扰基站接收到的总载波功率应比接收机的1dB压缩点低5dB。
5.2隔离度指标计算方法
根据干扰规避准则，可以计算系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）， Is[dB]为杂散干扰隔离度要求，Ib[dB]为阻塞干扰隔离度要求。邻频杂散干扰隔离度Is1= PTxACLR-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，PTx[dBm]为干扰系统功率，ACLR[dB]为邻道泄漏功率比，BWTx[HZ]为干扰系统杂散指标的测量带宽，BWRx[HZ]为被干扰系统的工作带宽，N[dBm]为被干扰系统的底噪，D[dB]为被干扰系统接收机的干扰保护准则。
非邻频杂散干扰隔离度Is2=E-10lg（BWTx/ BWRx）-N-D，E[dBm]为干扰系统杂散指标。阻塞干扰隔离度Ib=PTx-Eb，PTx[dBm]为干扰系统功率，Eb[dBm]为被干扰系统的阻塞指标。
5.3 DCS1800与车地无线系统的隔离度
DCS1800 对车地无线系统的邻频杂散干扰隔离度：若DCS1800的发射功率为45dBm/45MHz，车地无线系统的底噪为-93.5dBm/10MHz[NF（基站接收噪声系数）=5dB]，D=-7dB，两系统间的保护带5MHz，DCS1800的ACLR按照45dB，那么，相应的邻频杂散隔离度为：45-45-10lg（45/10）-（-93.5）-（-7）=93.97dB。 DCS1800 对车地无线系统的阻塞干扰隔离度：若DCS1800的发射功率为45dBm，车地无线系统的带内阻塞指标为-43dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为45-（-43）=88dB。
车地无线系统对DCS1800 的邻频杂散干扰隔离度：若车地无线系统的发射功率为33dBm/10MHz，DCS1800的底噪为-121 dBm/100KHz（NF=5dB）， D=-7 dB，车地无线系统的ACLR为45dB，那么，相应的干扰隔离度为：33-45-10lg（10/0.1）-（-121）-（-7）=96dB。车地无线系统对DCS1800 的阻塞干扰隔离度：若车地无线系统的发射功率为33dBm， DCS1800带内抗阻塞能力为-43dBm， 相应阻塞干扰所需要的隔离为33-（-43）=76dB。
因此，DCS1800与车地无线系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（93.97 dB，88 dB，96dB，76 dB）=96 dB，中国电信的FDD-LTE上行频段1755-1785MHz与车地无线系统的隔离度计算方法同上，故不再细述。
5.4中国移动TD-LTE（E频段）与车地无线系统的隔离度
中移TD-LTE 对车地无线系统的非邻频杂散干扰隔离度：若中移TD-LTE在车地无线系统的杂散指标为-88dBm/MHz，车地无线系统基站接收机底噪为-93.5dBm/10MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，規避中移TD-LTE对车地无线系统的杂散干扰所需要的隔离度为：-88-10lg（1/10）-（-93.5）-（-7）=22.5dB。
中移TD-LTE 对车地无线系统的阻塞干扰隔离度：若中移TD-LTE的发射功率为43dBm，车地无线系统的在带外抗阻塞能力为16dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为43-16=27dB。
车地无线系统对中移TD-LTE 的非邻频杂散干扰隔离度：若车地无线系统在中移TD-LTE的杂散指标为-52dBm/MHz，中移TD-LTE基站接收机底噪为-93.5dBm/20MHz（NF=5dB），D=-7 dB，因此，规避中移TD-LTE对车地无线系统的杂散干扰所需要的隔离度为：-52-10lg（1/20）-（-93.5）-（-7）=61.51dB。
车地无线系统对中移TD-LTE 的阻塞隔离度：若车地无线系统的发射功率为46dBm，中移TD-LTE系统的带外抗阻塞能力为16dBm，相应阻塞干扰所需要的隔离为46-16=30dB。
因此，中国移动TD-LTE与车地无线系统间隔离度MCL=MAX（Is，Ib）=MAX（22.5dB，27 dB，61.51dB，30 dB）=61.51 dB。
六、结束语
TD-LTE在地铁中的干扰规避根本点是要满足多系统共存的基本条件，即系统方案的设计必须达到相应隔离度要求。系统间的干扰可用分析的方法来算出减低干扰的隔离要求，一般采用最坏的情况来分析，得到的结果趋于保守，与实际情况还有出入。
系统隔离度增强的方式主要有直接合路方式、后端合路方式、空间隔离方式、加装带通滤波器、提高信源设备射频性能等。
参 考 文 献
[1]高泽华、高峰、林海涛等.室内分布系统规划与设计——GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN[M]。北京：人民邮电出版社，2013.1.
[2]（美）苏信丰 著，朗讯科技（中国）有限公司无线工程组译.UMTS空中接口与无线工程[M].北京：人民邮电出版社，2006.9.
[3]3GPP TS 36.104 V12.7.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception（Release 12）.2015.3.