摘要 作為系統(tǒng)共存產(chǎn)生的帶外干擾，由接收機和發(fā)射機特性的不完善造成。工作于ISM頻段的WLAN設備的帶外輻射值會對TD-LTE系統(tǒng)造成一定程度干擾，因此，需要對WLAN設備的帶外輻射值進行限制。
關(guān)鍵詞 TD-LTE WLAN；路徑損耗；帶外功率限值

    2002年10月23日，原信息產(chǎn)業(yè)部公布了我國第三代公眾移動通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃，其中2 300～2 400 MHz是TDD方式的補充工作頻段。目前3GPP定義TDD的頻段有：1 850～1 920 MHz；2 010～2 025 MHz；2．3～2．4 GHz；2 570～2 620MHz。
    目前，我國TD-LTE系統(tǒng)實驗用的頻段為2 300～2 400 MHz。同時，2 400～2 483．5 MHz為ISM頻段。根據(jù)頻譜規(guī)劃，在2．4 GHz頻段將會出現(xiàn)TD-LTE與WLAN系統(tǒng)共存的場景。
    作為系統(tǒng)共存產(chǎn)生的帶外干擾，由接收機和發(fā)射機特性的不完善造成。工作于ISM頻段的WLAN設備的帶外輻射值會對TD-LTE系統(tǒng)造成一定程度的干擾，因此，需要對WLAN設備的帶外輻射值進行限制。由此可見，研究TD-LTE和WLAN系統(tǒng)的共存問題很有實際意義。運營商在進行網(wǎng)絡規(guī)劃時，必須對WLAN設備的帶外干擾值進行限制，否則會影響TD-LTE系統(tǒng)的正常工作。

1 WLAN系統(tǒng)對TD-LTE系統(tǒng)干擾分析
    TD-LTE與WLAN系統(tǒng)都是TDD工作方式且不同步。當WLAN和TD-LTE系統(tǒng)都工作于上行或下行時隙時，WLAN的AP(Access Point)會對TD-LTE的UE(User Equipment)產(chǎn)生干擾，或WLAN的STA(Station)對TD-LTE的eNodeB干擾；當兩系統(tǒng)共存于不同時隙時，則會產(chǎn)生AP對UE的干擾或STA對eNodeB的干擾。因此，WLAN與TD-LTE系統(tǒng)的共存干擾主要包括以下8種場景：(1)WLAN系統(tǒng)STA(Station)對TD-LTE系統(tǒng)基站干擾。(2)WLAN系統(tǒng)AP(Access Point)對TD-LTE系統(tǒng)基站干擾。(3)WLAN系統(tǒng)STA對TD-LTE系統(tǒng)終端干擾。(4)WLAN系統(tǒng)AP對TD-LTE系統(tǒng)終端干擾。(5)TD-LTE系統(tǒng)終端對WLAN系統(tǒng)AP干擾。(6)TD-LTE系統(tǒng)基站對WLAN系統(tǒng)AP干擾。(7)TD-LTE系統(tǒng)終端對WLAN系統(tǒng)STA干擾。(8)TD-LTE系統(tǒng)基站對WLAN系統(tǒng)STA干擾。
    當WLAN設備作為干擾源時，產(chǎn)生的輻射主要分為帶外輻射(Out-Of-Band，OOB)和雜散輻射。WLAN系統(tǒng)STA的空中接口物理層要求在YDC 079-2009(移動用戶終端無線局域網(wǎng)技術(shù)指標和測試方法》做了規(guī)定。WLAN系統(tǒng)在2．4GHz頻段的工作范圍為2 400～2 483．5MHz。
1．1 工作信道
    WLAN系統(tǒng)在2．4 GHz頻段的工作信道編號和信道中心頻率如表1所示。

1．2 無線指標要求
1．2．1 uhy等效全向輻射功率
    等效全向輻射功率應滿足：(1)天線增益<10 dBi時：≤100 mW或≤20 dBm；(2)天線增益=10 dBi時：≤500 mW或≤27 dBm。
    帶外輻射功率≤-80 dBm／Hz(EIRP)；雜散輻射功率≤-30 dBm／1 MHz。
1．2．2 TD-LTE設備受干擾保護準則
    TD-LTE系統(tǒng)接收機所受到的干擾電平可表示為
    IT≤N+I／N    (1)
    其中，N表示接收機熱噪聲電平，計算公式
    N=-174 dBm／Hz+10 log(B)+NF    (2)
    B為接收機信道帶寬；NF為噪聲系數(shù)。TD-LTE系統(tǒng)基站的熱噪聲系數(shù)為5 dB，移動臺的熱噪聲系數(shù)為9 dB。I／N為接收機輸入端噪聲功率與干擾功率的比值。TD-LIE系統(tǒng)基站的噪聲功率與干擾功率比值為-10dB，移動臺噪聲功率與干擾功率的比值取-6dB。
    可得到TD-LTE設備對WLAN設備帶外干擾功率值的要求為
    IOOB=N+I／N+Pathloss-GTX-GRX    (3)
    Pathloss為干擾機到接收機的路徑損耗，GTX為干擾機的天線增益，GRX為接收機的天線增益。由此可計算出TD-LTE系統(tǒng)所允許的WLAN設備的最大帶外干擾功率值。

2 仿真平臺設計
2．1 仿真方法
    系統(tǒng)仿真分為靜態(tài)仿真和動態(tài)仿真，靜態(tài)仿真又稱蒙特卡羅仿真。該方法將對基站和移動臺的發(fā)射功率、基站的負載等情況進行仿真，將整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)區(qū)間劃分為若干個間隔，每兩個間隔之間為一個快照(Snapshot)取樣時刻，將所有快照時刻的取樣結(jié)果進行記錄，用統(tǒng)計方法加以分析，產(chǎn)生所需結(jié)果，所以這種方法又稱為靜態(tài)快照方法。
    文中采用靜態(tài)仿真，每次仿真時設定滿足通信要求的區(qū)域覆蓋面積，計算出所要求的WLAN系統(tǒng)最大帶外干擾功率值。在CCSA中，此種方法又稱為干擾地理分布研究。
2．2 仿真參數(shù)設定
    TD-LTE系統(tǒng)主要參數(shù)如表2所示。

    WLAN系統(tǒng)主要參數(shù)如表3所示。
2．3 仿真場景
    場景1中WIAN系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    此WLAN系統(tǒng)位于一3層辦公樓內(nèi)。如圖1所示，房間的面積為10 m×10 m。走廊寬5 m，長100 m，每層樓高為3 m。圖中所示黑點為AP的分布。S表示干擾機，即WLAN系統(tǒng)的STA；D為被干擾機，即TD-LTE系統(tǒng)的終端。仿真設定中，AP共20個，如圖1所示分布。STA共200個，位于房間的概率為90％。
    場景2中網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，3層辦公樓中WLAN設備的分布與圖1相同。TD-LTE的基站位于室外，位于辦公樓中心25m處。Xo-ffset為基站偏離辦公樓中心的距離。θ為基站天線到辦公樓外墻的入射角。Yoffset為基站天線與相應樓層的相對高度。

    場景3中網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
    室外WLAN系統(tǒng)對室外TD-LTE移動臺的干擾網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)采用曼哈頓結(jié)構(gòu)。各個街區(qū)大小為200 m×200 m，街道寬度為30 m，總區(qū)域面積為6．5 km2。AP如圖中黑色實點所示，共72個。STA均勻分布于街道中心，仿真中所采用數(shù)量為72×5=360。TD-LTE系統(tǒng)的被干擾終端位于街道中心。
    場景4中，室外WLAN系統(tǒng)對室外TD-LTE系統(tǒng)基站干擾的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)采用如圖3所示結(jié)構(gòu)。此時，TD-LTE的基站位于整個街區(qū)的中心位置。

3 仿真結(jié)果
    下面將根據(jù)4種場景的仿真結(jié)果，得到TD-LTE系統(tǒng)達到95％和99％覆蓋時對WLAN設備帶外功率的限值。圖4～圖7分別得到不同場景下TD-LTE設備對WLAN設備帶外輻射功率限值CDF曲線圖。

    室內(nèi)場景下TD-LTE終端達到99％的覆蓋時，對WLAN設備帶外功率輻射要求為-91．64dBm(5 MHz)，達到95％覆蓋時為-80．08dBm(5MHz)。
    場景2仿真結(jié)果如表4所示。
    室外曼哈頓街區(qū)中TD-LTE終端達到99％覆蓋時，WLAN設備帶外功率限值為-69．56 dBm(9 MHz)，達到95％覆蓋時是-59．30 dBm(9MHz)。
    室外曼哈頓街區(qū)中TD-LTE基站達到99％覆蓋時，WLAN設備帶外功率限值為-79．24 dBm(9 MHz)，達到95％覆蓋時是-54．80 dBm(9MHz)。

4 結(jié)束語
    綜合4種場景的分析結(jié)果，可知WLAN和TD-LTE系統(tǒng)鄰頻共存時，WLAN系統(tǒng)的帶外輻射會對TD-LTE系統(tǒng)造成較大干擾，使系統(tǒng)吞吐量下降。
    為使WLAN系統(tǒng)和TD-LTE系統(tǒng)共存組網(wǎng)，可增加兩系統(tǒng)間的頻率間隔，減小WLAN設備落入TD-LTE接收機內(nèi)的雜散輻射值。由于WLAN設備工作于ISM頻段，頻率較為靈活，所以可將TD-LTE設備的工作頻段<(2 400-9)MHz=2 391 MHz，即TD-LTE和WLAN系統(tǒng)相隔一個WLAN信道帶寬的頻率間隔。
    同時制定更為嚴格的規(guī)范，將WLAN設備的帶外輻射和雜散輻射功率降低到更低的限值，以減少對TD-LTE及其他系統(tǒng)的干擾。根據(jù)以上分析，WLAN設備帶外功率限值建議取-60 dBm(9 MHz)。