WCDMA與cdma2000相鄰頻段共存性研究

摘要　采用系統級仿真的方法對WCDMA與cdma2000宏蜂窩移動(dòng)通信系統在同一地理區域、相鄰頻段共存的方案進(jìn)行了研究。 對系統間干擾分析方法、仿真系統設計及仿真結果進(jìn)行了討論，并給出了兩系統共存時(shí)的干擾預防措施。

1、引言

　　當前，第三代移動(dòng)通信系統3G已逐步走向商用化階段。國際電聯(lián)ITU為WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA三大標準劃分了2GHz附近的核心頻段，這將導致未來(lái)3G移動(dòng)通信系統實(shí)現商用后，在同一片地理區域出現不同移動(dòng)通信體制占用相鄰頻段的情況。由于高頻器件的非線(xiàn)性特性，這些不同系統之間將存在相互干擾，從而可能造成系統容量損失。

　　3GPP標準化組織充分考慮了3G系統間相互干擾的影響，制訂了規范的系統間干擾仿真方法與評估準則。本文主要針對未來(lái)3G商用的實(shí)際需求，參照3GPP TR25.942協(xié)議，設計一個(gè)系統級仿真評估方案，并對WCDMA系統與cdma2000系統在相鄰頻段共存時(shí)的干擾進(jìn)行蒙特卡羅（Monte Carlo）仿真研究，從而得到有效可信的評估結果。

　　本文研究的主要目的是探討當前主流3G通信網(wǎng)絡(luò )在同一地理區域、相鄰頻段共存時(shí)可能存在的問(wèn)題，并給出相應的干擾預防措施。

2、問(wèn)題描述

　　1920～1980MHz和2110～2170MHz為分配給3G移動(dòng)通信系統的對稱(chēng)頻段，分別被WCDMA/cdma2000的上行和下行頻段占用。這將導致在未來(lái)3G移動(dòng)通信系統商用的過(guò)程中，WCDMA與cdma2000兩種體制的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )工作在相鄰頻段，從而可能產(chǎn)生系統間干擾。兩個(gè)系統間的干擾頻譜分配如圖1所示。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/261432.htm 圖1　WCDMA與cdma2000干擾頻譜分配

　　由于高頻器件的非線(xiàn)性特征，當兩系統在同一地理區域、相鄰頻段共存時(shí)，系統間干擾可能導致兩系統容量衰減。這些干擾主要來(lái)自干擾系統對受害系統的異實(shí)體干擾，即相鄰系統基站與終端間的干擾。

3、系統模型

　　在本文所研究的系統中，WCDMA與cdma2000網(wǎng)絡(luò )拓撲均采用如圖2所示的宏蜂窩系統。每個(gè)系統如圖所示有16個(gè)宏基站，每個(gè)宏基站均為三扇區結構，采用120度定向天線(xiàn)，扇區半徑為577m，小區半徑為1000m。

　　同時(shí)，在系統模型中采用“卷擾”技術(shù)，圖2中的灰色區域為“鏡象”區域以防止仿真中出現干擾“邊緣效應”。

圖2　WCDMA與cdma2000宏蜂窩網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　在系統模型中，雙系統基站與終端間的鏈路損耗計算采用如下傳播模型：L=max（128.1+37.6Log（R）+Log（F），MCL）。

　　公式中，R是天線(xiàn)和終端間的距離，F表示10dB陰影衰落標準方差，MCL（最小連接損耗）被定義為系統中終端與基站之間的最小路徑損耗。

　　同時(shí)，系統模型中多扇區基站信號發(fā)送與接收的方向性增益計算基于3GPP TR25.996協(xié)議。

4、仿真算法

　　以下參照3GPP TR25.942協(xié)議，對WCDMA與cdma2000宏蜂窩在相鄰頻段共存的場(chǎng)景進(jìn)行仿真研究。

　　為了評價(jià)雙系統共存帶來(lái)的影響，仿真將分別分析受害系統的單系統容量（Nsingle）與雙系統共存時(shí)的容量（Nmulti）。這樣系統間干擾帶來(lái)的影響可以通過(guò)容量損失來(lái)表示，其計算公式為：1-Nmulti/Nsingle。

　　在仿真中，外循環(huán)將計算滿(mǎn)足某一服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求的系統容量。即首先設定一定數量的終端，在仿真結束時(shí)計算出該系統平均的QoS。若未達到QoS要求，則通過(guò)調整終端用戶(hù)數量使仿真計算得到的QoS達到設定值。

　　在下行鏈路仿真中，QoS要求設定為5%呼損率；在上行鏈路仿真時(shí)，QoS要求設定為6dB噪聲提升。

　　內循環(huán)執行蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真，并通過(guò)計算數次快照的平均值得出可信的結果，其輸出結果為平均QoS值（如呼損、噪聲提升）。在每次快照開(kāi)始時(shí)，終端被隨機分布在覆蓋區域。然后，計算每個(gè)終端和基站間的路徑損耗，得到鏈路增益并存入增益矩陣中。根據鏈路增益結果確定和終端連接的一個(gè)或若干個(gè)基站，來(lái)決定WCDMA/cdma2000的激活集。在閉環(huán)功率控制完成后得到統計數據，并根據統計數據將沒(méi)有達到要求的終端設定為呼損。

5、仿真與討論

　　參照3GPP建議的系統仿真參量，對WCDMA與cdma2000雙系統共存的場(chǎng)景進(jìn)行仿真研究。在仿真中，以地理偏移因子offset表示雙系統基站地理位置的偏移情況。顯然。offset=0對應雙系統基站共站時(shí)的情況，而offset=1則對應雙系統基站地理位置偏移最大化的場(chǎng)景。

　　由于文章篇幅的限制，以下僅給出不同地理偏移因子和附加頻率保護間隔下。WCDMA的上、下行鏈路由于系統間干擾導致的容量損失（見(jiàn)圖3、圖4、圖5、圖6）。

圖3　不同保護間隔以及不同地理偏移因子下的WCDMA上行容量損失

圖4　WCDMA上行容量損失與頻率保護間隔、地理偏移因子間的三維關(guān)系

圖5　不同保護間隔以及不同地理偏移因子的WCDMA下行容量損失

圖6　WCDMA下行容量損失與頻率保護間隔、地理偏移因子間的三維關(guān)系

　　由仿真結果得出：當WCDMA與cdma2000移動(dòng)通信系統共存時(shí)，WCDMA的上下行容量損失遠大于cdma2000。

　　當兩系統在相鄰頻段共存時(shí)，WCDMA與cdma2000的系統容量均隨著(zhù)附加頻率保護間隔的增大而減小，這是鄰信道干擾比ACIR隨著(zhù)載波間隔增加而增加的結果。

　　當兩系統在同一地理區域共存時(shí)，不同地理偏移因子對系統容量損失影響很大。在頻率保護間隔為定值的情況下，當地理偏移因子offset=0時(shí)，雙系統的容量損失降至最??；當地理偏移因子offset=1時(shí)，雙系統的容量損失最大化。

6、結束語(yǔ)

　　本文采用系統級仿真的方法對WCDMA與cdma2000宏蜂窩移動(dòng)通信系統在同一地理區域、相鄰頻段共存的方案進(jìn)行了研究，研究表明當兩系統共存時(shí)，WCDMA的容量損失遠大于cdma2000。同時(shí)，兩系統的容量損失均隨著(zhù)頻率保護間隔的增大與基站地理偏移因子的減小而降低。因此，WCDMA運營(yíng)商與cdma2000運營(yíng)商如有條件，應盡可能共站，或者使用較小的基站間隔，從而降低系統間干擾，提高頻譜利用率。

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