1 引言
据统计，截至2017年1月，全国地铁已有30个城市141条线路开通运营；共有39个城市地铁建设获批，“十三五”期间我国新增地铁里程数达到5 640 km,到2020年将达到9 000 km;预期在2020年左右，国内地铁建设规模将呈现爆发式增长。现阶段，对于大型公众场所，运营商网络系统均采用2G/3G/4G多网POI合路建设模式，由于城市市区地铁线路属于特大型人流量聚集区域场景，对于话务容量、数据流量的需求都非常高，迫使运营商增加新的网络制式频段来应对高增长的业务需求，但这种情况加大了干扰风险问题。
早期地铁民用通信覆盖建设主要以2G/3G网络制式为主，POI合路采用上下行分缆方案，可以有效地防止各种下行频段相互引起的干扰产物串入上行系统。但在引入4G网络系统后，为了体现MIMO性能的优势，4G网络系统POI合路后就开始不做上下行区分，这种思路被沿用了一段时期，也未发生干扰问题。近段时期在频率资源有限的情况下，运营商逐步引入了1.8 GHz频段网络，干扰问题立刻凸显出来，严重影响运营商网络质量及客户感知，单纯靠POI设备的隔离度要求也已经无法解决，运营商及铁塔公司之间开始互相推诿指责，如何协同处理都束手无策。本文提出了1.8 GHz频段网络的干扰分析及解决方案，并通过现场验证，结果行之有效，分析成果可以对后续新建地铁项目的干扰规避问题提供重要的指导参考。
2 地铁民用通信系统干扰分析
2.1 地铁民用通信系统网络频谱概况
地铁民用通信覆盖系统一般需同时引入三家运营商的2G/3G/4G网络，现以某地铁项目为例，列举运营商对该项目覆盖需求投入使用的13个系统频段，如表1所示。
其中，通过频谱分布数据比对分析可以发现，三家运营商的2G/4G多个系统在1.8 GHz区段均为连续分布情况，各系统频段之间没有任何隔离，故出现干扰隐患的问题将会显着增加。
2.2 无线网络系统干扰原因分析
当前移动通信系统间的干扰主要有系统外干扰、系统内部干扰以及系统间干扰。不同频段系统间的干扰是由于发射机和接收机以及无源器件的非完整性造成的。系统间干扰问题主要有杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰等三种，如图1所示。
针对杂散干扰和阻塞干扰，可以通过设置合理的系统隔离度来规避，隔离度在满足要求的情况下对系统的影响可以忽略不计。而互调干扰在现有技术工艺水平情况下，由于器件的接触非线性和铁磁非线性依然固有存在，只有通过逐步提高产品材料工艺和频段组合调整来进行避免。其中，三阶互调干扰的危害最为严重。互调干扰产生的原因主要有三类：频段组合不合理、材料性能不达标、施工工艺不合格。
通过理论计算可以得出三种干扰的系统隔离度要求，这里不做详细论述。各系统间的干扰隔离度是以杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰中的最大值作为最终指标，各通信系统间的杂散干扰、阻塞干扰可在设计阶段通过系统间端口隔离解决，对干扰和被干扰系统的指标可以参照表2.
2.3 系统互调干扰分析
针对运营商近期在地铁项目中新开通的网络系统来看，大部分主要集中在1.8 GHz频段区间。根据互调产物公式计算，受组合频段三阶互调干扰的频段主要有六个：电信FDD-LTE 1.8G、电信FDD-LTE 2.1G、联通FDD-LTE 1.8G、联通WCDMA、移动TD-LTE 2.3G、移动TD-LTE 2.6G,如表3所示。互调干扰影响概率最高的频段为电信FDD-LTE 1.8G、电信FDD-LTE 2.1G、联通FDD-LTE 1.8G和联通WCDMA.运营商在某地铁线路实际反馈受干扰严重的系统也主要是这4个网络，与理论分析结果完全吻合。
2.4 无源器件功率容量分析
当地铁室内分布系统中的无源器件功率容量不足时，也会导致无源器件的互调指标变差，从而产生系统间的干扰问题。根据某地铁线路现网情况，测算12个网络系统频段的峰值功率，在减去POI合路损耗后，POI输出口处第一级器件的峰值功率已经达到1 482.02 W.如表4所示。
综合考虑地铁现有使用系统及未来预留系统的最大载波配置情况，确保无源器件的功率容量满足系统要求，故POI输出口之后的前三级的无源器件需采用高功率器件。节点单系统输入功率大于33 dBm时，建议采用平均功率容限500W@-150dBc的高品质器件；小于33 dBm时，可采用平均功率容限300W@-140dBc的普通型器件。
3 地铁民用通信系统干扰解决方案及验证分析
3.1 POI合路干扰问题解决方案
结合以上分析结果，在不改变POI设备技术参数指标的情况下（POI设备互调指标为-150dBc@2*43dBm），想要避免互调干扰的发生，主要的方案思路是减少系统间互调组合以及避免各网络系统上下行在同一条分布系统线缆中传送，故具体可采用以下三种方案：
（1）方案一：移动FDD-LTE 1.8G与联通、电信1.8G分缆
针对1.8 GHz频段的相互干扰情况，通过调整移动FDD-LTE 1.8G下行单独使用一路天馈，电信、联通FDD-LTE 1.8G使用另一路天馈，同时可实现移动TD-LTE 2.3G、移动TD-LTE 2.6G、联通WCDMA、电信FDD-LTE 2.1G网络系统的MIMO功能。此方案将移动FDD-LTE 1.8G系统与电信、联通FDD-LTE 1.8G系统彻底分开，接入不同的天馈系统，可避免1.8 GHz系统间存在的互调干扰。另外，可以不影响其他网络系统的MIMO性能。
（2）方案二：电信FDD-LTE 1.8G与移动FDD-LTE 1.8G上下行分缆
针对电信FDD-LTE 1.8G频段严重受干扰问题，通过调整电信FDD-LTE 1.8G系统为上下行分缆，规避频段组合互调产物对其造成的互调干扰，同时可实现移动TD-LTE 2.3G、移动TD-LTE 2.6G、联通WCDMA、电信FDD-LTE 2.1G网络系统的MIMO功能。此方案将电信FDD-LTE 1.8G与移动FDD-LTE 1.8G系统的下行系统接入同一路天馈，可避免移动FDD-LTE 1.8G自身产生的互调干扰，同时也可规避移动FDD-LTE 1.8G与电信FDD-LTE 1.8G组合产生的互调干扰。另外，对其他LTE系统而言，可将移动FDD-LTE 1.8G与电信FDD-LTE 1.8G产生的互调信号减弱3 dB强度，进一步提升其他系统的干扰指标。
（3）方案三：LTE网络系统全部调整为上下行分缆方式
前期已开通的地铁线路采用的POI均为上下行分缆方式，2G/3G系统已是分缆系统，本方案在此基础上，将所有LTE系统也调整为上下行分缆系统，可采用后台修改RRU通道参数来实现。本方案将所有系统全部进行上下行信号分离，下行产生的互调信号无法进入上行，可有效抑制互调干扰，彻底杜绝干扰问题的发生。
3.2 干扰验证分析
根据以上方案，对某地市存在干扰问题的地铁线路进行实际调整验证，确定是否与理论分析一致。由于LTE网络RRU设备均为两路射频输出端口，为了将信号做上下行分离，故定义端口1为A（发射）、端口2为B（接收），简称A发B收。
（1）联通验证方案
联通、电信及移动的FDD-LTE 1.8G系统分别改为A发B收模式（即采用上下行分缆）后，观察方案实施前后后台干扰对比分析、前台业务指标测试对比分析。
1）方案实施前后后台监控干扰对比
WCDMA:电信FDD-LTE 1.8G修改收发模式后，联通WCDMA干扰水平恢复正常，如图2所示。
FDD-LTE 1.8G:电信FDD-LTE 1.8G修改收发模式后，联通FDD-LTE 1.8G干扰水平恢复正常，如图3所示。
2）方案实施前后前台测试指标对比
WCDMA:修改收发模式前后WCDMA上传下载速率提升明显，如表5所示：
FDD-LTE 1.8G:修改收发模式前后FDD-LTE 1.8G下载速率下降50%,上传速率略有提升，如表6所示。
分析：针对三家运营商1.8 GHz频段，任意两家若改成A发B收模式后，都会减少对联通和电信FDD-LTE 1.8G上行频段干扰。上述联通的测试方案为联通、电信各自改成A发B收模式，联通FDD-LTE 1.8G因失去MIMO模式而下行速率减半，同时上行干扰减小而上行速率略有提升。因目前LTE上行业务需求较少，下行速率对用户感知影响较大，所以联通可以在降低干扰指标的情况下考虑保留FDD-LTE 1.8G MIMO模式。
（2）电信验证方案
结合联通、移动对FDD-LTE 1.8G系统的调整步骤，观察方案实施前后业务指标测试对比分析情况，如表7所示。
分析：针对三家运营商1.8 GHz频段，任意两家若改成A发B收模式后，都会减少对联通和电信FDD-LTE 1.8G上行频段干扰。电信第一次调整，仅修改联通FDD-LTE 1.8G为A发B收，电信FDD-LTE 1.8G频段上行干扰无法消除，故电信上行速率较低；第二次调整，因同时修改联通和电信FDD-LTE 1.8G为A发B收，各自频段上行干扰消除，故电信FDD-LTE 1.8G上行速率提升明显；第三次调整，同时修改移动、电信和联通FDD-LTE 1.8G为A发B收，满足任意两家改为A发B收的情况，故和第二次调整效果相同。
（3）验证实施方案结论
通过验证分析表明，在移动FDD-LTE 1.8G调整A发B收后，电信和联通FDD-LTE 1.8G任意一家改为A发B收，都可以消除各自的上行干扰，同时也可以减轻对方的干扰。如运营商网络系统全部修改为收发分缆后，干扰问题基本可以解除，如表8所示。
4 减少干扰的建议
根据以上理论分析与实际验证情况表明，运营商在地铁民用通信中所有接入网络采用上下行分缆后，可以有效地减少相互干扰问题。由于现阶段运营商频率资源非常有限，针对地铁这种特大型高话务高流量场景，运营商之间很难协商进行频段组合优化，4G网络更加注重MIMO的高流量效果，故建议通过以下手段进行解决：
（1）频段组合方面
1）运营商所有系统接入后，互调干扰问题不可避免，而互调产物的强度与信源设备发射功率有关，在保持系统覆盖边缘场强不变的前提下，可采用降低各网络系统发射功率的方法来降低互调干扰强度。
2）移动开启FDD-LTE 1.8G后，三家运营商频率组合互调都对电信、联通FDD-LTE 1.8G干扰严重。经测试，该频段前10 M对电信联通的干扰尤为严重，如移动引入该频段，可采用由高到低的方式使用该频段。
3）联通WCDMA低频部分受干扰较严重，且存在自身下行信号与其他系统的三阶互调影响自身上行信号的情况，建议优先将联通WCDMA系统进行上下行分离配置或使用较高频率部分进行配置。
4）移动TD-LTE（F）频段干扰不能够通过移频或减少系统完全解决，可以通过上下行分缆建设模式避免干扰，不建议开启系统MIMO功能。
5）如运营商为了高流量均需开启LTE网络MIMO功能，则只能通过降低系统干扰指标门限来解决。
（2）施工工艺方面
1）地铁内分布系统的施工工艺对于系统的综合互调性能影响巨大，线缆接头安装、天线器件安装、馈线弯曲半径必须符合相关施工规范要求。
2）由于直角弯头器件的互调指标不稳定，故地铁内分布系统应尽量避免使用。
3）地铁站厅分布系统互调应大于-110dBc@2*43dBm,系统综合互调应达到-125dBc@2*43dBm.
4）地铁隧道分布系统互调应大于-120dBc@2*43dBm,系统综合互调应达到-135dBc@2*43dBm.
5 结束语
随着国内已开通和在建待开通的地铁线路越来越多，未来几年地铁将呈现井喷式增长，三家运营商在进行地铁民用通信覆盖建设初期，不能只关注自身的网络建设需求而随意增加补充网络，还应该重点考虑相互之间的干扰问题进行有效规避；运营商在后续的项目网络建设中需要互相兼顾，重点通过上下行信号分离以及频段选择来减少干扰问题。在新建项目中，针对性地在设计方案、产品采购、施工工艺等方面做进一步提升来防止干扰问题。另外，POI设备的互调指标还需要厂家努力开拓创新工艺技术，做进一步提升。本文基于理论结合实际的分析推理，提出目前POI合路后的干扰解决方案，方案经过实际验证测试，论证结果符合实际情况，能较好地解决运营商协同处理干扰问题。
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