【无线射频通信】-WCDMA与cdma2000相邻频段共存性研究

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----WCDMA与cdma2000相邻频段共存性研究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四周的核心频段，这将导致将来3G移动通信系统实现商用后，在同一片地理区域消失不同移动通信体制占用相邻频段的状况。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。本文主要针对将来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）仿真讨论，从而得到有效可信的评估结果。

本文讨论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为安排给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。这将导致在将来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。两个系统间的干扰频谱安排如图1所示。

图1WCDMA与cdma2000干扰频谱安排

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

在本文所讨论的系统中，WCDMA与cdma2000网络拓扑均采纳如图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，采纳120度定向天线，扇区半径为577m，小区半径为1000m。

同时，在系统模型中采纳"卷扰'技术，图2中的灰色区域为"镜象'区域以防止仿真中消失干扰"边缘效应'。

图2WCDMA与cdma2000宏蜂窝网络拓扑

在系统模型中，双系统基站与终端间的链路损耗计算采纳如下传播模型：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3GPPTR25.996协议。

4、仿真算法

以下参照3GPPTR25.942协议，对WCDMA与cdma2000宏蜂窝在相邻频段共存的场景进行仿真讨论。

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，外循环将计算满意某一服务质量（QoS）要求的系统容量。即首先设定肯定数量的终端，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）。在每次快照开头时，终端被随机分布在掩盖区域。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。依据链路增益结果确定和终端连接的一个或若干个基站，来打算WCDMA/cdma2000的激活集。在闭环功率掌握完成后得到统计数据，并依据统计数据将没有达到要求的终端设定为呼损。

5、仿真与争论

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讨论。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状况。明显。offset=0对应双系统基站共站时的状况，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爱护间隔下。WCDMA的上、下行链路由于系统间干扰导致的容量损失（见图3、图4、图5、图6）。

图3不同爱护间隔以及不同地理偏移因子下的WCDMA上行容量损失

图4WCDMA上行容量损失与频率爱护间隔、地理偏移因子间的三维关系

图5不同爱护间隔以及不同地理偏移因子的WCDMA下行容量损失

图6WCDMA下行容量损失与频率爱护间隔、地理偏移因子间的三维关系

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爱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。在频率爱护间隔为定值的状况下，当地理偏移因子offset=0时，双系统的容量损失降至最小；当地理偏移因子offset=1时，双系统的容量损失最大化。

6、结束语

本文采纳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讨论，讨论表明当两系统共存时，WCDMA的容量损失远大于cdma