TDL 远距离干扰定位方法及解决方案

远距离同频干扰定位方法及解决方案

1.背景

TDD无线通信系统中，在某种特定的气候、地形、环境条件下，远端基站下行时隙传输距离超过TDD系统上下行保护时隙（GP）的保护距离，干扰到了本地基站上行时隙。这就是TDD系统特有的“远距离同频干扰”。在大规模部署的网络中，此类干扰较为普遍，且可能会对本地基站的上行用户随机接入时隙以及上行业务时隙造成干扰，从而影响用户上行随机接入、切换过程以及上行业务时隙。本文从远距离干扰的基本原理、成因、对网络的影响以及现有TDD系统的解决方案分析入手，给出了TD-LTE系统此类干扰的特性、影响以及不同干扰程度下的解决方案建议，并提出了对系统设备的特殊要求，为TD-LTE网络大规模部署后，避免和消除远距离同频干扰的影响提供了理论支持。

关键词：TD-LTE、基站间干扰

2.前言

对于时分双工模式（TDD）系统，要求基站保持严格的时间同步。不同基站之间的时间同步包括帧头同步和上下行转换同步。传统的同频干扰可以通过优化频点配置、干扰白噪化、功率控制、干扰协调、波束赋型等方式来对抗。同时，由于TDD系统的上行和下行传输共享同样的频率，TDD系统中除存在传统的小区间的干扰外，还存在远端基站的下行信号干扰目标小区上行信号的情形。

TDD系统的远距离同频干扰发生在相距很远的基站间。随着传播距离的增加，远端发射源的信号经过传播延迟到达近端同频的目标基站后，可能会进入目标基站的其他传输时隙，从而影响近端目标系统的正常工作，如图1所示。由于基站的发射功率远大于终端的发射功率，因此远距离同频干扰主要表现为远端小区下行信号干扰近端目标基站的上行接收。

图 1 TDD系统远距离同频干扰示意图

3.成因分析

产生远距离同频干扰，必然是发生了超过保护间隔以上的超远距离传输。商用的TDD 系统，如TD-LTE和TD-SCDMA均已证实远距离同频干扰的存在性。远距离同频干扰的发生与信号传输环境和基站高度等有关。

其中特殊子帧中的GP决定了DL不会干扰UL的最小距离。根据表1特殊子帧GP长度可以算出保护距离距离从21.4km到214.3km不等。当基站间无线传播环境很好且配置的特殊子帧的GP很小时，很有可能造成TDD超远干扰。

表1 子帧配比和上下行保护距离

3.1 主要因素

在“低空大气波导”效应下，电磁波好像在波导中传播一样，传播损耗很小（近似于自由空间传播），可以绕过地平面，实现超视距传输。当远处基站达到一定的基站高度级别时，在存在“低空大气波导”现象的情况下，远处基站的大功率下行信号可以产生远距离传输到达近处基站。由于远距离传输时间超过TDD系统的上下行保护间隔，远处基站的下行信号在近处基站的接收时隙被近处基站收到，从而干扰了近处基站的上行接收，产生TDD系统的远距离同频干扰。

大气波导是一种特殊天气下形成的大气对电磁波折射效应，各地分布不同：南海地区春秋冬季出现较多；东部沿海夏秋季出现较多；西北地区春秋冬季出现较多。我国东南部波导出现傍晚多于早上，西北地区则是早上多于晚上。

关于大气波动效应的解释、出现的场景需要蔡博进行补充

3.2辅助因素

基站的发射天线与接收天线高度要求高于周围的建筑物，否则信号很容易被建筑物阻挡。当天线高度足够高时，远端基站下行信号在“抵抗大气波导”效应下可能会发生超远传输，干扰近端的上行信号。

由于基站发射功率高，终端发射功率低，因此只有基站发射的下行信号，才有可能经过远距离传输后，干扰近端上行。由于终端发射功率较低，经过远距离传输后，不会对近端基站上行信号产生干扰。经过远距离传输后，远处基站发射功率对近端基站的下行干扰也可以忽略。

4.干扰出现的特点

1、远端同频干扰会表现出阻塞干扰的特点。从干扰监控可以发现远端干扰出现时阻塞干扰

小区数会明显增多，且干扰强度大、影响范围广（相比GPS跑偏基站间干扰）

图（1）宿迁2月14日阻塞小区数趋势图

2、从干扰出现的时段来看，一般出现干扰的时段主要集中在晚上和早上，白天12点以后

比较少，且出现的时间不固定，今天有明天可能就没有。（GPS跑偏基站间干扰为某片区域24小时都有干扰）

以德州2月22日的远端同频干扰来看，干扰主要集中在00:00-9:00时段，9点以后，干扰小区数恢复到正常20左右。

图（2）德州2月22日阻塞小区数趋势图

3、特殊子帧1、6的干扰大于常规子帧2、7。

图（3）宿迁2月14日常规时隙和特殊时隙干扰小区对比图

4、干扰波形上来看20M带宽有15M干扰强度比较大。（从目前德州和宿迁来看具有这样共

性特征，是否为远端干扰的特性还需要更多样本数据的支撑）

5. TD-LTE系统远距离同频干扰定位方法及解决方案

5.1. 定位远距离同频干扰源的方法

下面具体介绍定位TD-LTE系统远距离同频干扰源的两个步骤。

确定TD-LTE系统中近处基站是否受到远距离同频干扰

当TD-LTE基站无线帧中特殊时隙UpPTS的非PRACH部分和上行时隙未分配给终端部分的功率高于底噪时，可知该基站上行受到其他小区信号的干扰。基站可以根据以下方法进行判断该小区基站上行所受干扰是否为远距离同频干扰。

方法一：基于受扰基站受扰RB分析

根据传统同频干扰和远距离同频干扰特性的区别，可知若受扰基站（PUSCH受干扰）上行若是受到相邻小区的同频干扰，则由于上行资源分配最小以RB为单位，受扰小区上行受扰RB必然受到邻小区施扰RB资源上所有子载波和OFDM符号的干扰；而若为远距离同频干扰，则由于远距离信号的传播到达本地受扰基站的时域位置和距离有关，因此上行受扰RB的时域OFDM符号未必会全部受到干扰，随着干扰距离的增加，表现为时域上自左向右的OFDM符号依次受到干扰，且干扰强度有由左至右减弱的趋势。

通过对受扰RB中的受扰符号进行具体的分析，若受扰RB为自左向右的OFDM符号依