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克服LTE裝置內共存干擾

上網時間: 2015年11月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:LTE  IDC  共存干擾  Wi-Fi  ISM 

作者:Nidhish Nair,是德科技無線應用工程師

數位蜂巢式手機在30多年前開始商業化上市並且大量生產,這些手機之間的通訊都利用GSM網路,並經由空中下載(OTA)技術提供語音與資料傳輸。

隨著蜂巢式行動通訊和無線網路標準不斷推陳出新,從CDMA、WCDMA到WiMAX和LTE、藍牙、Wi-Fi等,明顯改善了頻寬效率,並且使用不同的調變機制與各種存取技術,來增進傳輸效能,行動電話的使用模式從單純的語音通話與簡訊傳送,演變成——

  •從手機直接傳送文件到家中的印表機進行列印

  •在手機上使用商業VoIP應用軟體,藉由LTE等快速且覆蓋範圍寬廣的數據網路,以高畫質(HD)視訊傳輸與好友即時分享你的婚禮現場

現代的智慧型手機配備支援不同無線標準的能力,已成為基本要件與重要賣點。此外,智慧型手機必須夠小巧輕盈,而仍然能夠提供快速的LTE服務、迅速連接藍牙及近場通訊(NFC)網路,並能簡化商業場所部署Wi-Fi熱點的使用。

因此,這些輕薄的手機在納入所有主要的無線標準時,很容易出現不同無線訊號彼此干擾的問題,並導致裝置的實際效能比預期差。有鑒於此,工程師需針對這種現象進行裝置內共存 (In-Device Coexistence;IDC)干擾測試,除了從射頻(RF)觀點測試發射器與接收器的個別無線訊號之外,還必須測試系統級效能衰減狀況,例如在不同無線條件下可達成的最大傳輸速率。

本文簡單介紹IDC、在LTE與Wi-Fi作為核心技術時出現IDC的可能案例,接著觀察在實驗室模擬所收集到的資料,以顯示Wi-Fi發射器對LTE接收器效能的影響。

裝置內共存干擾

當今手機所支援的蜂巢式/無線連網技術(LTE、WCDMA、藍牙、Wi-Fi)等,均使用各個不同標準機構所制定的頻譜。這些標準所分配到的頻率不能重疊,以避免不同技術之間彼此互相干擾。

然而,市場上部署的LTE頻譜越來越多,各種不同技術之間發生頻率重疊的情形亦日益普遍,例如LTE Band 7 (FDD)與ISM頻段(工業、科學及醫療頻段)的WLAN作業,即共用相同的頻譜,因而有裝置內共存干擾的情況出現。

當某一發射訊號(如WLAN)的訊號強度高於另一接收訊號(如LTE)時,共存干擾問題會變得非常嚴重,導致WLAN的頻譜與LTE訊號的頻譜重疊,並遮蔽UE接收器所接收的LTE訊號頻譜。下圖顯示智慧型手機上LTE與ISM無線訊號非常靠近,因而可能出現干擾的情況。


圖1:同一UE內的共存干擾

可能情境與真實範例

圖2取自3GPP規格,有助於瞭解當今手機中不同無線頻段作業的頻譜鄰近性。


圖2:ISM頻段附近的3GPP頻段

ISM頻段位於2個常用的LTE作業頻段之間——LTE Band 40(TDD)與LTE Band 7(FDD–僅供上行鏈路使用)。

LTE TDD band 40由位於同一頻譜中的上行鏈路(UL)和下行鏈路(DL)所組成,因此可能出現以下的IDC情境:

  •LTE發射器干擾到Wi-Fi接收器

  •Wi-Fi發射器干擾到LTE接收器

雖然LTE FDD band 7 DL作業與ISM頻段相距甚遠,但UL作業頻段卻與ISM頻段相當接近,因而可能產生以下的IDC干擾:

  •LTE發射器干擾到Wi-Fi接收器

實際的使用案例是,當使用者持續透過LTE進行語音通話,其他使用者亦經由頻寬較大、資料傳輸率較快的Wi-Fi來啟用特定VoIP應用時,很容易就會出現干擾。在此情況下,LTE的發射器與接收器,以及Wi-Fi的接收器與發射器都同時運作,因而可能在作業於上述頻段時彼此干擾。

(下一頁繼續:可行的解決方案)


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