LTE與UMTS系統的干擾分析

LTE是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統）技術標準的長期演進。

通用移動通信系統，簡稱UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)，UMTS作為一個完整的3G移動通信技術標準，UMTS並不僅限於定義空中接口。一種第三代（3G）行動電話技術。它使用WCDMA作為底層標準，由3GPP定型，代表歐洲對ITUIMT-2000關於3G蜂窩無線系統需求的回應。UMTS有時也叫3GSM，強調結合了3G技術而且是GSM標準的後續標準。UMTS分組交換系統是由GPRS系統所演進而來，故系統的架構頗為相像。

UMTS與GSM系統在同時部署的情況下，會發生相互干擾，對於兩者的干擾分析可以幫助避免或減少干擾帶來的不良影響。

基本介紹

• 中文名：LTE與UMTS系統的干擾分析
• 外文名：Interference analysis of LTE and UMTS system
• 套用學科：通信

共存干擾場景

在LTE標準制定中考慮了LTE系統對UMTS系統的共覆蓋干擾情況，仿真發現，LTE系統與UMTS系統間需要進行干擾隔離，。但是在共站址情況下的干擾情況還需要分析。

LTE與UMTS間的干擾場景可以分為4種：LTE基站對UMTS終端的干擾、UMTS基站對LTE終端的干擾、LTE基站對UMTS基站的干擾、UMTS基站對LTE基站的干擾，如圖1所示。在共站址共存中，主要考慮基站與基站間的干擾問題。

圖1 LTE與UMTS間的干擾場景

共存干擾分析

UMTS基站對LTE基站的干擾

20MHz的LTE系統基站底噪計算如下公式1。

公式（1）

其中：BW為系統頻寬；efficiency為頻寬利用率，LTE系統取為90%；noisefigure為熱噪聲指數，一般LTE基站取為5，終端取為9。

如果按照干擾標準為底噪抬升0.8dB，則最大允許干擾功率為：

M=−96.45(dBm/18MHz)−7dB=−103.45(dBm/18MHz)=−126(dBm/100kHz)

2.1GHz的UMTS系統帶外雜散為−98dBm/100kHz。所以要UMTS系統對LTE系統的干擾符合要求，需要額外的28dB隔離度。

所以UMTS基站對LTE基站的干擾需要額外的工程方法進行隔離。

LTE基站對UMTS基站的干擾

3.84M的UMTS系統基站底噪計算如下公式2。

公式（2）

其中：BW為系統頻寬；efficiency為頻寬利用率，LTE系統取為90%；noisefigure為熱噪聲指數，一般WCDMA基站取為4。

如果按照干擾標準為底噪抬升0.8dB，則允許最大幹擾功率為

M=−104(dBm/3.84MHz)−7dB=−111(dBm/3.84MHz)=−126.8(dBm/100kHz)

2.6GHz的LTE系統帶外雜散為−96dBm/100kHz。所以要LTE系統對UMTS系統的干擾符合要求，需要額外的30.8dB隔離度。共站址情況下，LTE基站對UMTS基站的干擾需要額外的工程方法進行隔離。

LTE基站與UMTS基站的工程隔離需求

如果共站址部署，UMTS基站與LTE基站間需要採用工程隔離的方法增加額外隔離度。

將LTE基站對UMTS基站水平隔離需求代入有公式3

其中G為UMTS天線增益。在LTE天線與UMTS天線同向布置時，UMTS側面對LTE側面，假設UMTS天線在90°方向增益為0.5dBi，則水平隔離距離為0.426m。

將UMTS基站對LTE基站水平隔離需求代入有公式4

其中：G為LTE天線增益。在LTE天線與DCS天線同向布置時，LTE側面對UMTS側面，假設LTE天線在90°方向增益為0.5dBi，則水平隔離距離為0.382m。

綜上，LTE基站與UMTS基站共站址部署時，如果天線保持同向布置，則兩系統天線水平間距需要0.426m。

同樣，可以得到兩系統天線垂直間距需要0.18m。

在上面的分析中，採用了3GPP規範中基站設備的雜散要求。該雜散指標是設備需要滿足的最低要求，實際設備的性能都要優於該指標，所以在實際中隔離需求將小於理論計算得到的數值。分析中只考慮了兩系統天線同向部署的場景，如果天線夾角發生變化，工程隔離距離也將發生變化。

LTE

LTE概念

LTE（LongTermEvolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2UMB合稱E3G（Evolved3G）

LTE是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input&Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。

LTE/EPC的網路架構如圖2所示。

圖2 3GPP接入的非漫遊架構

LTE系統結構

LTE採用由eNB構成的單層結構，這種結構有利於簡化網路和減小延遲，實現低時延、低複雜度和低成本的要求。與3G接入網相比，LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的改變，逐步趨近於典型的IP寬頻網路結構。

LTE的架構也叫E-UTRAN架構，如圖3所示。E-UTRAN主要由eNB構成。同UTRAN網路相比，eNB不僅具有NodeB的功能，還能完成RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cellRRM等。eNodeB和eNodeB之間採用X2接口方式直接互連，eNB通過S1接口連線到EPC。具體地講，eNB通過S1-MME連線到MME，通過S1-U連線到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多連線，即一個eNB可以和多個MME/S-GW連線，多個eNB也可以同時連線到同一個MME/S-GW。

圖3 LTE整體結構