4G LTE与5G NR终端互干扰研究.docx

4G LTE与5G NR终端互干扰研究.docx

《4G LTE与5G NR终端互干扰研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4G LTE与5G NR终端互干扰研究.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4GLTE与5GNR终端互干扰研究

4GLTE与5GNR终端互干扰研究

摘要:

未来5G终端将同时支持LTE和NR等多种制式。

在LTE与NR收发链路同时工作的场景下，会存在多个频段间的互干扰。

首先对终端互干扰的来源进行了理论分析，并将干扰划分为谐波干扰、互调干扰以及谐波混频干扰三大类。

基于B3和3.5GHz同时工作场景，文章进一步分析了干扰的传播路径，并计算了共天线和独立天线两种结构下的干扰程度，得出干扰主要来源于PCB泄露的结论。

最后从基站调度、终端设计等方面提出了一些潜在解决终端互干扰的方案。

5G标准制定正在如火如荼地讨论中，未来的终端势必将同时支持LTE和5GNR等多种制式。

当终端的LTE和5GNR收发链路同时工作时，在很多频段组合下会发生相互干扰，造成灵敏度回退，甚至导致这些频段组合最终无法在现网中应用。

因此需要对终端内部的互干扰进行深入分析。

关键词：

收发链路 传播路径 频段组合干扰

一、终端互干扰背景

1.互干扰来源与分类

终端内互干扰主要来源于射频前端器件的非线性。

非线性器件可划分为无源和有源两大类。

其中非线性无源器件包括滤波器、双工器等；非线性有源器件包括开关、PA（功率放大器）、调谐电路等。

无源器件产生的谐波及互调干扰一般要弱于有源器件。

在有源器件中PA是主要的非线性来源。

描述非线性器件输入输出信号的泰勒级数展开式是：

y=f（v）=a0+a1v+a2v2+a3v3+a4v4+a5v5+…

（1）

其中，v为输入信号，y为输出信号。

当输入为单音信号coswt时，输出信号就包含了2wt、3wt等高次谐波分量。

如谐波落入另一接收频段时就造成了谐波干扰，如图1所示。

该干扰多发生在低频发射和高频接收同时进行的场景。

当输入信号包含多个频率分量时，输出就包含了这些频率分量的各阶互调产物。

以输入两个频率分量cosw1t和cosw2t为例，输出会包含二阶互调（w1±w2）、三阶互调（2w1±w2、w1±2w2）等。

如互调产物落入接收频段就会造成互调干扰。

该干扰多发生在高低频同发场景，外界信号倒灌入UE发射链路场景等，如LTE语音和5G数据并发，LTE信令和5G数据并发等。

互调失真中二阶和三阶失真幅度最大，阶数越高失真幅度越小，一般来说三阶以上互调失真幅度较小在多数场景下带来的影响可不考虑。

此外，谐波混频干扰也是需要注意的干扰场景。

2典型频段的互干扰

目前3.3GHz—4.2GHz频段（以下简称3.5GHz频段）是5G的重点部署频段，对其造成严重干扰的信号多为低频信号产生的二次谐波/三次谐波、二阶互调/三阶互调等。

以B3与3.5GHz的互干扰为例，如图2所示。

B3上行的二次谐波会对3.5GHz下行造成二次谐波干扰。

B3上行与3.5GHz上行的二阶互调产物会对B3的下行接收造成干扰。

此外还有更高阶的四阶互调和五阶互调干扰等。

下面将对互干扰情况做进一步的分析。

为简化分析，假定终端同时支持LTE和5G，在天线架构上分为LTE与5G共天线和独立天线两种架构。

下面将依次分析谐波干扰、互调干扰及谐波混频干扰。

二、谐波干扰

1共天线架构

当LTE与5G采用共天线架构时，B3PA输出的二次谐波对3.5GHz接收通路的影响主要分为以下三部分，具体干扰路径如图所示。

一部分谐波经过B3Duplexer->HarmonicFilter->Switch->Triplexer->Switch->3.5GHzFilter->Switch->LNA，之后进入RFIC主接收通道，带来干扰。

一部分谐波与上述类似，经过天线空口辐射耦合进入辅接收通道。

另有一部分B3PA输出的谐波经过PCB板直接耦合进入3.5GHz主接收和辅接收通道，带来干扰。

对于上述经发射和接收通路进入3.5GHzLNA输入端的谐波干扰，一般采用谐波抑制滤波器（HarmonicFilter）来降低干扰。

共天线谐波干扰表为前端器件的典型参数，可用于对谐波干扰进行分析计算。

前端器件谐波参数：

谐波干扰强度的计算结果：

二次谐波加载到LNA输入口带来了终端底噪的抬升，造成了灵敏度的相应回退。

当工作带宽为5MHz时，主辅接收链路经最大比合并后灵敏度回退达22.5dB。

当带宽为20MHz时，主辅接收链路经最大比合并后灵敏度回退16.5dB。

可见在共天线架构下，B3二次谐波对3.5GHz的灵敏度带来了很大的回退。

2独立天线架构

当LTE与NR采用独立天线设计时，B3发射信号的2次谐波将经过红色路线进入3.5GHz的接收通路造成谐波干扰。

相比共天线架构，B3PA输出的谐波将经天线耦合进入辅接收通路，造成谐波干扰。

除谐波抑制滤波器可以带来一定的谐波抑制外，天线间隔离也进一步降低了谐波干扰。

独立天线谐波干扰采用与表1同样的参数，计算独立天线架构下的谐波干扰，结果如表所示：

当工作带宽为5MHz时，经最大比合并，主辅天线灵敏度回退达21.8dB。

当带宽为20MHz时，经最大比合并，主辅天线灵敏度回退15.8dB。

可见在独立天线架构下，B3二次谐波对3.5GHz的灵敏度也带来了很大的回退。

3谐波干扰小结

下表对共天线和独立天线两种架构下谐波干扰带来的灵敏度回退情况进行了汇总。

由对比可见，独立天线架构对灵敏度的改善仅有0.7dB，即采用独立天线并没有明显地改善灵敏度。

灵敏度回退对比dB

汇总了共天线和独立天线两种架构下不同来源的谐波干扰强度。

对比可见，独立天线只改善了主接收链路的传导干扰值，而对辅接收链路并没有改善。

相比之下，PCB泄露带来的干扰对终端灵敏度的回退起到了主导作用。

分立天线和谐波抑制滤波器均无法彻底解决B3对3.5GHz的二次谐波干扰。

谐波干扰对比dBm

三、互调干扰

互调干扰是另一个引起终端灵敏度回退的主要因素。

终端内部多个前端器件均会产生互调干扰，包括Triplexer、Switch、Duplexer、PA等，其中B3PA和3.5GHzPA是产生互调干扰的主要来源。

1定性分析

以B3PA为例，互调产物包括以下几方面：

（1）RFIC输出的B3信号与正向馈入的3.5GHz信号会进行互调，产生二阶、四阶、五阶等互调产物。

（2）RFIC输出的B3信号与反向馈入的3.5GHz信号产生的二阶、四阶、五阶互调产物。

以上互调产物的一部分经过B3Duplexer进入B3的主接收通路，一部分经前端器件及天线耦合进入辅接收通路，还有一部分经PCB耦合进入主辅接收通路。

如图5所示，互调产物传播路径如虚线所示。