天线增益18dB,天线90度增益-25,则理论算出来的干扰为:
-7.2-42-2+2*(18-25)= -65.2dBm/20MHz 以某地试验网后台的测量结果为例,如下图4:
图4 试验网后台测量干扰情况
后台测量最差的情况是干扰为-85dBm/RB,其次差的是-87dBm/RB,以-87dBm/RB为允许的干扰量,那么:-87dBm/RB = -67dBm/20MHz,理论计算值-65.2dBm/20MHz和实际的干扰量-67dBm/MHz非常接近;同时通过扫频仪测试结果20MHz带宽内前后10MHz相差10dB左右,和理论计算相差7dB左右也比较接近。因此,可以推出DCS1800对F频段的杂散干扰较大,所以要优化DCS1800滤波器的性能。
若要避免干扰,则允许的干扰量为:
-174+10*log(18M)+ 4 -7 = -104.4dBm/20MHz 则还需额外隔离:
-67 - (-104.4)= 37.4dB
3.2 三阶互调干扰TD-LTE 3.2.1 三阶接收互调干扰
联通的DCS1800下行频段为1840-1850MHz,移动的DCS1800下行频段为1805-1820,互调计算如下表1: 互调计算 移动DCS频点联通DCSF1 频点F2 1820 1840 1805 1840
3阶互调分量 5阶互调分量 2*F2-F1 2*F1-F2 3*F2-2*F1 3*F1-2*F2 1860 1875 1800 1770 1880 1910 1780 1715
1820 1805 移动DCS频点F1 1820 1805 1820 1805 1850 1950 中移DCS频点F3 1850 1850 1860 1860 1880 1895 1790 1760 1910 1940 1760 1715 2*F3-F1 2*F1-F3 3*F3-2*F1 3*F1-2*F3 1880 1895 1900 1915 1790 1760 1780 1750 1910 1940 1940 1970 1760 1715 1740 1695 表1 DCS1800互调分量表
通过上表发现,可能存在接受的三阶互调,特别是使用1850-1860MHz的频点时,三阶互调完全落入F频段1880-1900MHz频带内。三阶互调干扰可能产生于天线口,也可能产生于接收机内部。
由于协议没有规定这个频点的接受机互调指标,假设根据3GPP LTE的接收机互调指标为-52dBm,DCS1800的功率为46dBm时,1.5m的空间隔离(MCL为约为42dB),两边的馈线接口损耗共2dB,天线增益18dB,天线90度增益-25,则理论算出来的干扰信号强度为:
46 – 2 + 2*(18-25) – 42 = -12dBm
高于允许的信号强度-52dBm,若联通DCS1800和移动DCS1800和LTE基站相距2m左右,LTE接收机内部有可能产生互调干扰。若指标为-52dBm,则还需额外增加隔离度:
-12-(-52)= 40dB
具体的指标可以测试得出来。
如果互调产生于天线口附近,一般无源器件的互调指标起码有120dBc,则可以大致估算互调干扰强度为:
46 – 1 + 2*(18-25) -42 – 120 = -131dBm
明显低于TD-LTE低噪很多,这样在天线口的互调干扰可以不考虑。
3.2.2 三阶发射互调干扰
根据协议,DCS1800三阶发射机互调在频率偏置大于6MHz时候,互调产物为-36dBm@300kHz,互调产物的频点刚好落入杂散频带内,所以,同时必须满足杂散要求,很显然,两者互调指标相对严格一些。三阶发射阶互调的分析基本和杂散分析一致,考虑了杂散干扰就不用考虑了三阶发射互调。
3.3 GSM900二次谐波干扰TD-LTE
GSM900下行频点为935MHz-954MHz,二次谐波为1870-1908,刚好落在F频段TD-LTE的工作频带1880-1900MHz内。
协议没有规定二次谐波指标,二次谐波指标基本可以当做杂散来考虑,满足相应杂散即可。若GSM900基站满足和F频段设备共址要求的话,基本没有二次谐波的问题,否则,GSM900的二次谐波会干扰TD-LTE,干扰指标为GSM杂散指标-30dBm/300KHz。
假设1.5m的空间隔离,MCL为约为42dB,两边的馈线接口损耗共2dB,天线增益18dB,天线90度增益-25,则理论算出来的干扰为:
-30 + 10log(18000/300)- 42 – 2 + 2*(18-25)= -70.2dBm/20MHz 这个结果也和测试结果差不多。 若要不产生干扰,则允许干扰量为:
-174+10*log(18M)+ 4 -7 = -104.4dBm/20MHz 则还需额外隔离:
-70.2 - (-104.4)= 34.2dB
4. DCS1800对F频段TD-LTE杂散干扰解决方案 根据以上分析结果,为避免DCS1800的杂散对F频段TD-LTE的干扰,可以使用如下解决方案。
4.1 空间隔离方案 4.1.1 空间隔离理论
空间隔离估算是干扰判断的重要阶段,通过系统间天线的距离、主瓣指向等计算得到理论的空间隔离度,为干扰确定性计算做准备,从理论上确定系统受干扰的程度。减小干扰的办法,主要是两基站天线应有足够的空间距离,滤除带内干扰和带外信道噪声。
4.1.1.1 水平隔离度
水平空间隔离度计算公式:IH[dB]?28?40lg
dh?
其中:IH[dB] :收发天线之间的水平隔离度;dh[m] :收发天线之间的水平距离;?[m] :接收频段范围内的无线电波长。
根据MCL = 28 + 40log(d/波长),可以计算出,需水平相隔117m,才可以满足79.dB的隔离度要求。
4.1.1.2 垂直隔离度
垂直空间隔离度计算公式:IV[dB]?22?20lgdv?
其中:IV[dB]) :收发天线之间的隔离度要求;dv[m] :收发天线之间的垂直距离;?[m] :接收频段范围内的无线电波长。
根据MCL = 22 + 20log(d/波长),可以计算出,需垂直相隔3m,才可以满足79.4dB的隔离度要求。
一般说来,MCL为67dB就是共存了,从隔离度的计算看,水平117m基本难以共址了,垂直相隔3m也很难实现,因此,纯空间隔离基本能难以满足DCS1800的杂散对F频段TD-LTE隔离要求。
4.2 滤波器方案
可以考虑外置对F频段37.4dB以上隔离度滤波器,也可以考虑更换DCS1800滤波器,使得DCS1800滤波器在F频段隔离79.4dB以上。并督促厂家保证滤波器的性能稳定。
结合目前各种类型滤波器的综合性能参数考虑,采用切比雪夫网络传输函数设计的同轴腔滤波器更适合用于本方案中,因其具有对通带外频率衰减迅速、以及较大的功率容量特性,根据消除DCS1800杂散对F 频段TD-LTE系统的干扰要求,滤波器通带频率最低限度需包含1710-1850MHz,并于带外在1880-2025MHz频段范围内的抑制度达到-80dB以上,为保证减小滤波器接入DCS1800系统中对原系统性能的不良影响,这就要求滤波器的插入损耗性能务必做到最小,综合插入损耗及带外F 频段的抑制要求考虑,可以引用滤波器设计中的交叉耦合技术,来减少达到抑制度所需滤波器谐振单元级数,从而既能保证滤波器的插入损耗性能,又可以一定限度节约滤波器的生产成本,降低工程费
用。
建议器件厂家按如下方案生产DCS1800滤波器:
以上拓普结构中,两级感性单零点交叉耦合对F频段进行抑制,交叉耦合结构避开滤波器的输入端前两级谐振单元,减小其对滤波器整体功率容量的影响。为提高滤波器自身的三阶互调抑制性能,在物理实现以上电路原型中,需减少焊接、组装等工艺,可采用容性抽头耦合技术处理输入、输出端口内部结构,以及淘汰常规的焊接感性交叉耦合形式,而是直接在滤波器腔体内部结构中加工出准确的感性交叉耦合槽来实现抑制零点,物理结构方案可如下图排列:
本滤波器方案中,单级谐振腔内部无载品质因数设计为3200以上时,整体滤波器性能既可完全满足工程要求,理论仿真性能曲线如下: