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无线通信技术文章系列之一

难得糊涂

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0楼发表于: 2008-03-08 22:39:23

WCDMA与cdma2000相邻频段共存性研究

摘要　采用系统级仿真的方法对WCDMA与cdma2000宏蜂窝移动通信系统在同一地理区域、相邻频段共存的方案进行了研究。对系统间干扰分析方法、仿真系统设计及仿真结果进行了讨论，并给出了两系统共存时的干扰预防措施。

1、引言

　　当前，第三代移动通信系统3G已逐步走向商用化阶段。国际电联ITU为WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA三大标准划分了2GHz附近的核心频段，这将导致未来3G移动通信系统实现商用后，在同一片地理区域出现不同移动通信体制占用相邻频段的情况。由于高频器件的非线性特性，这些不同系统之间将存在相互干扰，从而可能造成系统容量损失。

　　3GPP标准化组织充分考虑了3G系统间相互干扰的影响，制订了规范的系统间干扰仿真方法与评估准则。本文主要针对未来3G商用的实际需求，参照3GPPTR25.942协议，设计一个系统级仿真评估方案，并对WCDMA系统与cdma2000系统在相邻频段共存时的干扰进行蒙特卡罗（MonteCarlo）仿真研究，从而得到有效可信的评估结果。

　　本文研究的主要目的是探讨当前主流3G通信网络在同一地理区域、相邻频段共存时可能存在的问题，并给出相应的干扰预防措施。

2、问题描述

　　1920～1980MHz和2110～2170MHz为分配给3G移动通信系统的对称频段，分别被WCDMA/cdma2000的上行和下行频段占用。这将导致在未来3G移动通信系统商用的过程中，WCDMA与cdma2000两种体制的移动通信网络工作在相邻频段，从而可能产生系统间干扰。

　　由于高频器件的非线性特征，当两系统在同一地理区域、相邻频段共存时，系统间干扰可能导致两系统容量衰减。这些干扰主要来自干扰系统对受害系统的异实体干扰，即相邻系统基站与终端间的干扰。

3、系统模型

　　在本文所研究的系统中，WCDMA与cdma2000网络拓扑均采用如图2所示的宏蜂窝系统。每个系统如图所示有16个宏基站，每个宏基站均为三扇区结构，采用120度定向天线，扇区半径为577m，小区半径为1000m。

　　同时，在系统模型中采用“卷扰”技术，图2中的灰色区域为“镜象”区域以防止仿真中出现干扰“边缘效应”。

在系统模型中，双系统基站与终端间的链路损耗计算采用如下传播模型：L=max（128.1+37.6Log（R）+Log（F），MCL）。

　　公式中，R是天线和终端间的距离，F表示10dB阴影衰落标准方差，MCL（最小连接损耗）被定义为系统中终端与基站之间的最小路径损耗。

　　同时，系统模型中多扇区基站信号发送与接收的方向性增益计算基于3GPP TR25.996协议。

4、仿真算法

　　以下参照3GPP TR25.942协议，对WCDMA与cdma2000宏蜂窝在相邻频段共存的场景进行仿真研究。

　　为了评价双系统共存带来的影响，仿真将分别分析受害系统的单系统容量（Nsingle）与双系统共存时的容量（Nmulti）。这样系统间干扰带来的影响可以通过容量损失来表示，其计算公式为：1-Nmulti/Nsingle。

　　在仿真中，外循环将计算满足某一服务质量（QoS）要求的系统容量。即首先设定一定数量的终端，在仿真结束时计算出该系统平均的QoS。若未达到QoS要求，则通过调整终端用户数量使仿真计算得到的QoS达到设定值。

　　在下行链路仿真中，QoS要求设定为5%呼损率；在上行链路仿真时，QoS要求设定为6dB噪声提升。

　　内循环执行蒙特卡洛（MonteCarlo）仿真，并通过计算数次快照的平均值得出可信的结果，其输出结果为平均QoS值（如呼损、噪声提升）。在每次快照开始时，终端被随机分布在覆盖区域。然后，计算每个终端和基站间的路径损耗，得到链路增益并存入增益矩阵中。根据链路增益结果确定和终端连接的一个或若干个基站，来决定WCDMA/cdma2000的激活集。在闭环功率控制完成后得到统计数据，并根据统计数据将没有达到要求的终端设定为呼损。

5、仿真与讨论

　　参照3GPP建议的系统仿真参量，对WCDMA与cdma2000双系统共存的场景进行仿真研究。在仿真中，以地理偏移因子offset表示双系统基站地理位置的偏移情况。显然。offset=0对应双系统基站共站时的情况，而offset=1则对应双系统基站地理位置偏移最大化的场景。

　　由于文章篇幅的限制，以下仅给出不同地理偏移因子和附加频率保护间隔下。WCDMA的上、下行链路由于系统间干扰导致的容量损失；

由仿真结果得出：当WCDMA与cdma2000移动通信系统共存时，WCDMA的上下行容量损失远大于cdma2000。

　　当两系统在相邻频段共存时，WCDMA与cdma2000的系统容量均随着附加频率保护间隔的增大而减小，这是邻信道干扰比ACIR随着载波间隔增加而增加的结果。

　　当两系统在同一地理区域共存时，不同地理偏移因子对系统容量损失影响很大。在频率保护间隔为定值的情况下，当地理偏移因子offset=0时，双系统的容量损失降至最小； ..

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