800MHz频率LTE重耕中系统间同频组网干扰的研究

陈晓冬 林衡华

【摘 要】2G/3G频率重耕是提升频谱效率的有效手段之一。本文基于800MHz频率分配现状，提出800MHz频率上可能的LTE重耕方案，并结合无线网规划要求，对LTE与CDMA系统间同频组网干扰进行分析，并给出LTE与CDMA同频组网干扰缓冲带设置建议。

【关键词】LTE 频率重耕 同频干扰

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.04.009 中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）04-0049-05

引用格式：陈晓冬，林衡华. 800MHz频率LTE重耕中系统间同频组网干扰的研究[J]. 移动通信， 2016，40（4）： 49-53.

1 引言

随着VoLTE业务的逐步引入，VoLTE用户对LTE覆盖广度和深度提出了更高的要求。但是目前国内已分配的4G频段为1.8GHz—2.6GHz[1]，其和2G/3G的800MHz/900MHz频段相比，在无线覆盖能力上具有明显的劣势。因此通过对800MHz/900MHz频率重耕以部署LTE，从而实现4G的低成本广域覆盖，改善市区的深度覆盖，这是提升4G运营商竞争力的有效手段之一。低频段部署LTE已成为全球各4G运营商的工作重点。

目前800MHz频段中的825—835MHz/870—880MHz已被CDMA系统占用[1]，如果在该频段部署LTE，需将部分区域的CDMA频点迁移或者关闭，以便腾出频谱供LTE使用。

2 800MHz频率LTE重耕方案分析

目前已分配的800MHz CDMA频段共10M，规划为CDMA的7个1.23M宽度的信道，信道号分别为37、78、119、160、201、242、283[3]。为维持基本的CDMA语音和数据业务，800MHz频率重耕后，必须至少保留两个CDMA频点，因此可选的LTE工作带宽为1.4M/3M/5M。由于与WCDMA的竞争需要，5M带宽已成为全球CDMA运营商800M LTE重耕中最基本的选择。

800MHz频率LTE重耕频率方案，按照LTE工作频带位置的不同，主要分为两类。

（1）夹心方案

夹心方案中LTE部署频段为826.7—831.7MHz/871.7—876.7MHz。此方案中，CDMA可以保留37、242、283这三个信道。夹心方案能最大限度地利用空余CDMA频率，在CDMA两载波区域（37 DO+283 1X）部署时，无需进行CDMA载波的迁移。但是该方案在CDMA三载波区域部署时，LTE可能受到37和242的CDMA邻道干扰。800M LTE重耕夹心方案频率示意图如图1所示：

图1 800M LTE重耕夹心方案频率示意图

（2）靠边方案

靠边方案中LTE部署频段为825—830MHz/870—875MHz。此方案中，CDMA可以保留201、242、283三个信道。虽然夹心方案在部署时至少需要迁移37号CDMA频点，但其所受到的CDMA邻道干扰风险较小。800M LTE重耕靠边方案频率示意图如图2所示：

800M LTE重耕的夹心方案和靠边方案各有优缺点，但在实际组网中都会面临LTE与CDMA系统间同频组网干扰的问题。

3 800M系统间同频组网干扰分析

3.1 同频组网干扰的产生

按照800MHz频率重耕的范围，可将其定义为两种类型。

（1）全网重耕。在全网范围内将800MHz的某段频率重耕为LTE频率，即此段频率不再作为CDMA系统使用。美国Sprint、韩国LGU+和日本KDDI属于此种类型。

（2）部分重耕。在部分区域将800MHz的某段频率重耕为LTE频率，在其他区域800MHz频率仍作为CDMA系统使用。由于中国电信在800MHz上仅有10M带宽，热点地区载波资源紧张，无法腾出足够的频谱部署800M LTE，因此只能采用部分重耕的方式。

800MHz部分重耕方式，可能会由于重耕区域与非重耕区域相邻，而出现800MHz CDMA载波与LTE同频干扰的情况。解决同频干扰的唯一途径是在重耕区域与非重耕区域间，通过地理隔离的方式，预留足够宽度的同频缓冲带。同频干扰与同频缓冲带典型设置如图3所示：

图3 部分重耕场景同频干扰缓冲带设置示意图

同频干扰缓冲带在解决部分重耕场景下的800MHz和LTE间同频组网干扰问题的同时，也会导致缓冲带内重耕频段的无法使用，造成频率资源的浪费。因此如何在避免干扰的前提下设置合理的同频干扰缓冲带是800MHz频率部分重耕组网中的关键问题之一。

3.2 同频组网干扰分析假设

为简化计算，本文对同频干扰场景做如下假设：

（1）仅考虑对同频干扰缓冲带距离要求最大的情况，即假设CDMA基站、CDMA终端、LTE基站为同一直线分布。

（2）仅考虑LTE与EVDO之间的干扰。

（3）无线传播模型采用的Okumura-HATA模型[4]如下：

Lb=69.55+26.13lgf-13.82lghb-a（hm）+lgd（44.9 -6.55lghb） （1）

其中hb为基站高度，取农村典型站高45m；hm为终端高度，取1.5m；f为频率，取850MHz。则无线传播模型可简化为：

Lb=K1+K2×lgd=123.0+34.1lgd （2）

3.3 基于EVDO终端的同频组网干扰分析

目前网络仅支持LTE向DO的激活态切换，而不支持DO向LTE的激活态切换[2]。当DO终端向LTE同频区域移动时，无法实现DO终端向LTE小区的切换，因此可能会由于DO异频切换触发条件苛刻导致上行远近效应干扰。

选取对干扰缓冲带要求较高的情况，即以DO终端的干扰为例进行分析，同频组网干扰示意图如图4所示：

图4 800M EVDO对LTE同频干扰示意图

DO终端由DO基站向LTE/异频DO基站移动。当满足DO异频切换条件时，将发起向DO异频点的切换流程，目前DO异频测量的启动门限典型值为激活集导频强度Ec/Io小于-5dB[5-7]。

DO终端在DO异频切换临界点上，对LTE基站上行干扰最大。LTE基站上行底噪抬升和DO终端到LTE基站路径损耗关系如式（3）所示：

（3）

其中，LLTE为DO终端到LTE基站的路径损耗；PDO_UL为DO终端上行发射；WLTE_RB为LTE与DO同频的RB信号带宽；WDO为DO信号带宽；N0_LTE_RB为LTE基站与DO同频的RB空载底噪；为LTE基站与DO同频的RB底噪变化。

根据式（3）可以计算出在不同的LTE基站，上行底噪允许抬升值的情况下，DO终端到LTE基站的路径损耗。若允许LTE基站上行底噪抬升为0.5dB，则DO终端到LTE基站的路径损耗至少需为142.0dB。LTE基站底噪抬升与DO终端到LTE基站路径损耗关系如图5所示：

其中，为DO终端的下行导频强度；LDO为DO终端到LTE基站的路径损耗；PDO_DL和WDO为DO基站的下行发射功率与信号带宽；PLTE_DL和WLTE为LTE基站的下行发射功率与信号带宽；N0_DO为DO终端的空载底噪。

根据式（4）可以计算，在不同LTE底噪抬升且DO终端位于异频切换临界点的情况下，DO终端到DO基站的路径损耗。若允许LTE基站上行底噪抬升为0.5dB，则在-5dB异频测量门限的典型值下，DO终端到DO基站的路径损耗为146.8dB。LTE基站底噪抬升与DO终端到DO基站路径损耗关系如图6所示。

3.4 基于LTE终端的同频组网干扰分析

目前网络仅支持LTE向DO的激活态切换，因此可以通过调整切换参数来避免LTE对EVDO网络的上行远近效应干扰。

LTE终端的同频组网干扰示意图如图7所示：

图7 800M LTE对EVDO同频干扰示意图

LTE终端由LTE基站向DO基站移动，当满足LTE向DO切换条件时，将发起LTE向DO的异系统的切换流程。目前LTE向DO切换需满足A2事件，LTE参考信号强度RSRP小于某门限值，典型值为-121dBm[8-10]。

LTE终端在LTE异系统切换临界点上，对DO基站上行干扰最大。DO基站上行底噪抬升和LTE终端到DO基站路径损耗关系如式（5）所示：

（5）

与式（3）推算结果类似，根据式（5），若允许DO基站上行底噪抬升为0.5dB，则LTE终端到DO基站的路径损耗至少需为142.1dB。

LTE终端在此临界点上满足异系统切换门限，则LTE终端到LTE基站的路径损耗与切换门限的关系如式（6）所示：

（6）

根据式（6）若设置LTE向DO的切换门限为-121dBm，则LTE终端到LTE基站的路径损耗为136.2dB。

3.5 同频干扰缓冲带设置分析

从上面的分析可以看出，由于目前网络仅支持LTE向EVDO的激活态切换，因此由远近效应所导致的DO终端对LTE基站的上行干扰是800M LTE与CDMA同频组网干扰缓冲带设置的受限因素。

全向站组网的农村典型链路预算参数如表1所示：

以DO终端对LTE基站上行干扰为受限场景，在不同LTE上行底噪抬升允许值的情况下，将链路预算所得的允许最大无线路径损耗代入式（2），得到同频DO基站与LTE基站距离要求如图8所示：

图8 LTE基站底噪抬升与DO基站到LTE基站距离关系图

在以上所设定的无线传播模型及链路预算假设下，若LTE基站允许底噪抬升值为0.5dB，则800M LTE基站和DO基站间最小距离为8.59km。

考虑800M LTE基站与DO基站1：1共站部署的场景，则在同样的计算假设下，可以得出对于不同上行规划边缘速率的EVDO网络，EVDO的基站覆盖距离如表2所示。

表2 EVDO的基站覆盖距离

边缘速率/kbps d0/km DO基站与LTE基站距离要求

38.4 4.11 2.8 d0

76.8 3.30 3.5 d0

153.6 2.60 4.5 d0

230.4 2.23 5.2 d0

307.2 2.05 5.7 d0

对于全向站组网的场景，站间距为2.0 d0。因此800M LTE共站部署时，对于上行规划边缘速率为76.8kbps或以下的DO网络，与非重耕区域间需要预留一圈基站作为同频干扰缓冲带。而对于上行规划边缘速率为153.6kbps或以上的DO网络，需要预留两圈或两圈以上基站作为同频干扰缓冲带。为不失一般性，以上分析方法可推广到三扇区站组网的场景。

4 结束语

800MHz频率LTE重耕是提升频谱效率的有效途径，但是LTE与CDMA间反向切换机制的不健全，会带来非全网重耕场景下的严重的邻小区同频干扰。在重耕区域和非重耕区域间预留适度的同频干扰缓冲带能避免LTE与CDMA间组网时的同频干扰问题。

同频干扰缓冲带的实质是通过牺牲800MHz LTE重耕区域范围来避免系统间同频干扰，而CDMA现网中载波分布的复杂性，也会给干扰缓冲带的规划造成很大困难，从而进一步限制800MHz LTE的部署范围。因此，在800M LTE部署初期应尽量减小对原有CDMA频点的占用，这是800MHz频率LTE重耕的最优选择。

参考文献：

[1] 工业和信息化部. 中华人民共和国无线电频率划分规定[S]. 2014.

[2] 谢沛荣，李路鹏. LTE到eHRPD切换方案的优化与增强[J]. 电信科学， 2011，27（11）： 30-34.

[3] 3GPP2 C S0002-B. Physical Layer Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems[S]. 2002.

[4] M Hata. Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Service. IEEE Trans Veh Tech， 1980，29（3）： 317-325.

[5] 3GPP2 C S0003-B. Medium Access Control （MAC） Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[6] 3GPP2 C S0004-B. Signaling Link Access Control （LAC） Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[7] 3GPP2 C S0005-B. Upper Layer （Layer 3） Signaling Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems - Release B[S]. 2002.

[8] 3GPP2 A S0022-0. Interoperability Specification （IOS） for Evolved High Rate Packet Data （eHRPD） Radio Access Network Interfaces and Interworking with Enhanced Universal Terrestrial Radio Access Network （EUTRAN）[S].

[9] 3GPP2 C P0087-0. E-UTRAN-cdma2000 Connectivity and Interworking： Air Interface Specification Revision 0[S]. 2008.

[10] 3GPP TS 23.402. Architecture Enhancements for non-3GPP Accesses Release 8[S]. 2014.