共存干扰场景
LTE与GSM间的干扰场景可以分为4种:LTE基站对GSM终端的干扰、GSM基站对LTE终端的干扰、LTE基站对GSM基站的干扰、GSM基站对LTE基站的干扰,如图1所示。
图1 LTE与GSM间的干扰场景我们以2.6GHz频段的LTE系统与1800MHz的GSM系统(DCS1800系统)为例,介绍LTE与GSM系统的干扰分析。由于频段间隔较远,干扰将主要是杂散干扰,并且主要是基站与基站间的干扰问题。
共存干扰分析
GSM基站对LTE基站的干扰
由于LTE系统相对GSM系统是后部署系统,在LTE标準制定中考虑了LTE系统对GSM系统的共覆盖干扰情况,通过仿真发现LTE系统对GSM造成的杂散干扰满足系统要求。但是,在共站址情况下的干扰情况还需要分析,并且GSM系统由于部署较早,设备参数没有考虑与LTE系统的干扰,所以GSM系统对LTE系统有较大干扰。
20MHz的LTE系统基站底噪计算如下。
公式(1)其中:BW为系统频宽;efficiency为频宽利用率,LTE系统取为90%;noisefigure为热噪声指数,一般LTE基站取为5,终端取为9。
如果按照干扰标準为底噪抬升0.6dB,则最大允许干扰功率为
M=−96.45(dBm/18MHz)−7dB=−103.45(dBm/18MHz)=−126(dBm/100kHz)
DCS1800系统带外杂散为−96dBm/100kHz,高于LTE系统允许的最大允许干扰功率。所以要GSM系统对LTE系统的干扰符合要求,需要额外的30dB隔离度。DCS1800基站对LTE基站的干扰需要额外的工程方法进行隔离。
LTE基站对GSM基站的干扰
DCS1800允许最大干扰功率为
公式(2)2.6GHz的LTE系统带外杂散为−96dBm/100kHz。所以要LTE系统对GSM系统的干扰符合要求,需要额外的约20dB隔离度。
由于GSM是已经部署的系统,设备的射频性能已经确定,所以我们将通过工程方法来增加额外隔离度,消除干扰。共站址情况下,GSM基站对LTE基站的干扰需要额外的工程方法进行隔离。
LTE基站与GSM基站的工程隔离需求
通过上一节分析,如果共站址部署,DCS1800基站与LTE基站间需要採用工程隔离的方法增加额外隔离度。
将DCS1800基站对LTE基站的干扰代入水平隔离式,有
其中:G为LTE天线增益。在LTE天线与DCS天线同向布置时,LTE侧面对DCS侧面,假设LTE天线在90°方向增益为0.5dBi,则水平隔离距离为0.56m。
将LTE基站对DCS1800基站水平隔离需求代入式有
其中:G为DCS1800天线增益。在LTE天线与DCS1800天线同向布置时,DCS1800侧面对LTE侧面,假设DCS1800天线在90°方向增益为0.5dBi,则水平隔离距离为0.123m。
综上,LTE基站与DCS1800基站共站址部署时,如果天线保持同向布置,则两系统天线水平间距需要0.56m。
同样,可以得到两系统天线垂直间距需要0.24m。
在上面的分析中,只考虑了两系统天线同向部署的场景,如果天线夹角发生变化,工程隔离距离也将发生变化。在分析中採用了3GPP规範中基站设备共址时的杂散要求,实际设备的性能都要优于该指标,所以在实际中隔离需求将小于理论计算得到的数值。
LTE
LTE概念
LTE(LongTermEvolution,长期演进),又称E-UTRA/E-UTRAN,和3GPP2UMB合称E3G(Evolved3G)
LTE是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计画)组织制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移动通信系统)技术标準的长期演进,于2004年12月在3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用)和MIMO(Multi-Input&Multi-Output,多输入多输出)等关键传输技术,显着增加了频谱效率和数据传输速率(20M频宽2X2MIMO在64QAM情况下,理论下行最大传输速率为201Mbps,除去信令开销后大概为140Mbps,但根据实际组网以及终端能力限制,一般认为下行峰值速率为100Mbps,上行为50Mbps),并支持多种频宽分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段,因而频谱分配更加灵活,系统容量和覆盖也显着提升。LTE系统网路架构更加扁平化简单化,减少了网路节点和系统複杂度,从而减小了系统时延,也降低了网路部署和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。LTE系统有两种制式:FDD-LTE和TDD-LTE,即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统,二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上(像帧结构、时分设计、同步等)。FDD-LTE系统空口上下行传输採用一对对称的频段接收和传送数据,而TDD-LTE系统上下行则使用相同的频段在不同的时隙上传输,相对于FDD双工方式,TDD有着较高的频谱利用率。
LTE/EPC的网路架构如图2所示。
图2 3GPP接入的非漫游架构LTE系统结构
LTE採用由eNB构成的单层结构,这种结构有利于简化网路和减小延迟,实现低时延、低複杂度和低成本的要求。与3G接入网相比,LTE减少了RNC节点。名义上LTE是对3G的演进,但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的改变,逐步趋近于典型的IP宽频网路结构。
LTE的架构也叫E-UTRAN架构,如图3所示。E-UTRAN主要由eNB构成。同UTRAN网路相比,eNB不仅具有NodeB的功能,还能完成RNC的大部分功能,包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。eNodeB和eNodeB之间採用X2接口方式直接互连,eNB通过S1接口连线到EPC。具体地讲,eNB通过S1-MME连线到MME,通过S1-U连线到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之间的多对多连线,即一个eNB可以和多个MME/S-GW连线,多个eNB也可以同时连线到同一个MME/S-GW。