移动通讯中WCDMA基站与TD-SCDMA基站之间的干扰分析研究

admin

1．引言

　　随着移动通讯的快速发展，特别是3G将在中国的部署，将引入很多新的技术，例如WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等。同时原来的2G系统将会在很长一段时间内与3G并存。因此对不同系统之间共存问题的研究就显得日益重要。

　　干扰一直是移动通讯系统中一个重要的课题。干扰的种类很多，比如杂散干扰、阻塞干扰、互调干扰等等。干扰分析的研究方法也很多，大体上说，干扰分析的方法可以分为两大类，仿真模拟方法和确定性分析方法。

　　本文将从WCDMA和TD-SCDMA的邻频干扰入手，采用干扰分析的确定性分析方法，深入探讨WCDMA和TD-SCDMA的基站共站、共存问题。由于不同系统基站的共站、共存问题是一个非常复杂的问题，本文将侧重于研究TD-SCDMA基站对WCDMA系统的干扰问题。由于WCDMA是一个干扰受限系统，因此干扰的增加必然导致WCDMA系统容量的损失，本文也将在干扰分析的基础上，探讨TD-SCDMA基站对WCDMA的干扰导致的系统容量损失。

　　2．邻频干扰分析原理

　　工作于不同频率的系统产生干扰是由两个共存系统的两方面因素共同作用导致的，这两个因素产生的原因是两个系统内发射机和接收机特性的不完善，即：干扰系统的发射机的带外辐射，体现为发射机的邻信道泄露功率比（Adjacent Channel Leakage power Ratio，ACLR）；被干扰系统的接收机的选择性，体现为接收机的邻信道选择性（Adjacent Channel Slectivity，ACS）。而ACLR和ACS共同作用的结果可用邻信道干扰功率比（Adjacent Channel Interference Power Ratio，ACIR）来衡量：



　　干扰系统的发射信号对邻频共存的被干扰系统接收机端的干扰可通过ACIR体现。因此，为有效提高两种系统邻频共存时的系统性能，需要同时改善干扰系统的发射机的发射特性（体现为ACLR）和被干扰系统的接收机的接收特性（体现为ACS），单方面改善发射机的发射特性要求或接收机的接收特性要求均不能有效抑制干扰，增强系统容量。

　　例如：假设干扰系统的发射机的ACLR = 50 dB，被干扰系统的接收机的ACS = 50dB，计算得到邻信道干扰抑制比ACIR = 47 dB。提高干扰系统的ACLR要求至100 dB而保持被干扰系统的ACS参数不变，可得到ACIR = 50 dB。由此可以看出，当对干扰系统的设备性能更加严格要求、大幅提高ACLR值时，由于被干扰系统的接收机ACS特性产生的干扰占据主要地位，ACIR仅改善3 dB，因此单方面提高ACLR参数要求不能有效抑制干扰。

　　通过ACIR的计算公式和以上示例可看出，当干扰系统的ACLR值与被干扰系统的ACS值可比时两者共同作用产生干扰；而当干扰系统的ACLR值远大于被干扰系统的ACS值时，即干扰系统发射机性能相对良好时，则干扰系统对被干扰系统的干扰主要来自于被干扰系统接收机的选择性，即用ACS衡量；反之亦然。因此系统间共存时有效研究和抑制干扰、增强系统容量的合理途径是同时评估和改善干扰系统发射机的发射特性和被干扰系统接收机的接收特性。

　　3．由ACIR计算WCDMA系统容量损失的方法

　　我们在探讨ACIR对WCDMA系统容量损失的影响时，为了说明简便，我们做了如下假设：

　　假设1：假定A为干扰系统（此处为TD-SCDMA），B系统为被干扰系统（此处为WCDMA）。

　　假设2：BS跟BS的干扰情况为：A系统的BS处于下行阶段，B系统的BS处于上行阶段。

　　假设3：允许A系统对B系统的干扰标准为：当B系统处于75％系统容量时，由于干扰造成系统容量下降至70％。

　　假设4：在本文的研究中，采用相对容量标准，即以B系统极限容量的75％为分母计算相对容量。例如，极限容量75％表示没有容量下降，相对容量为100％；70%的极限容量对应的相对容量为70%/75%=93.3%。





　　4．TD-SCDMA BS->WCDMA BS干扰分析

　　在进行WCDMA和TD-SCDMA基站之间的干扰分析的时候，我们主要从两种情况进行讨论：

　　情况1：共站分析

　　在两个基站的距离小于20米时，只需要考虑30dB的标准天线隔离度，不计算两天线的增益，天线两端的连接损耗均为3dB。

　　情况2：共存分析

在两个基站的距离大于20米时，信号传播损耗采用自由空间模型，如下式



　　由（6）可以计算出20m时自由空间损耗为64.14dB。根据3GPP的定义，MCL（Minimum Coupling Loss）大于70dB为共存情况，本文对于共存情况直接讨论20m的悲观情况。

　　情况3：基站间距为WCDMA小区半径的一半

　　WCDMA小区半径为577m， 则基站间距为288m。此时的自由空间隔离根据（6）可计算出为87.13dB。

　　4.1 TD-SCDMA BS和WCDMA BS 的共站分析

TD-SCDMA基站和WCDMA基站共站时的相关参数如下表。



　　仅考虑30dB的标准天线隔离度，和两天线端各3dB的连接馈电损耗，因此总的损耗LOSS为36dB。

　　根据节3，可以计算出TD-SCDMA和WCDMA共站时不同的ACIR与相对容量的关系，见图1。



　　由图1和假设3可以得出，要满足WCDMA系统的容量下降为70%（在图中即相对容量下降为93.33%）时，ACIR须为104dB的时候才能满足Co-sitting隔离要求。由表1和式（1）可计算出TD-SCDMA基站与WCDMA基站共存时实际的ACIR为约46.3dB。两者相差57.7dB。

　　因此，在TD-SCDMA基站对WCDMA干扰的情况下，要使WCDMA系统的绝对容量不低于70%（相对容量不低于93.33%），则需要在增加额外的隔离度。关于解决共站情况下的隔离度要求，可以使用如下的经验公式：



　　4.2 20m自由空间隔离情况

　　TD-SCDMA基站和WCDMA基站共站时的相关参数如下表。



　　根据式6，可以得出20m最坏情况下自由空间隔离为64.14dB，TD-SCDMA和WCDMA



　　由图2和前提3可以得出，要满足WCDMA系统的容量下降为70%（在图中即相对容量下降为93.33%）时，ACIR须为99dB的时候才能满足20米Co-Existence隔离要求。由表2和式（1）可计算出TD-SCDMA基站与WCDMA基站共存时实际的ACIR为约46.3dB。两者相差52.7dB。

　　为了获得这52.7dB的隔离度，可以通过同时提高ACLR和ACS的方法来实现，也可以考虑在WCDMA和TD-SCDMA的工作频段之间设立一定的保护带宽。

　　该值是考虑了20m自由空间的最坏情况，可能有点过于悲观，但是数量级应该与实际需要提高到的水平是比较一致的。

　　4.3 288m（R/2）自由空间隔离情况

　　TD-SCDMA基站和WCDMA基站288m（R/2）共存时的相关参数如表2。

　　288m自由空间隔离为87.13dB，总的损耗为 。

　　根据节3，可以计算出TD-SCDMA和WCDMA共存时不同的ACIR与相对容量的关系，见图3。



　　由图7可见，当ACIR为约77dB的时候才满足288m BS共存隔离度要求。实际上，288m是一个比较宽松的距离。

　　由图2和前提3可以得出，要满足WCDMA系统的容量下降为70%（在图中即相对容量下降为93.33%）时，ACIR须为77dB的时候才能满足228米Co-Existence隔离要求。由表2和式（1）可计算出TD-SCDMA基站与WCDMA基站共存时实际的ACIR为约46.3dB。两者相差11.9dB。

　　为了获得这11.9dB的隔离度，可以通过同时提高ACLR和ACS的方法来实现，也可以考虑在WCDMA和TD-SCDMA的工作频段之间设立一定的保护带宽。

　　4.4 结论

　　根据以上的BS之间干扰分析，可见在考虑邻频情况下TD-SCDMA和WCDMA在1920MHz（WCDMA和TDSCDMA的相邻频段）处无法有效的共存，需要适当地提高隔离度。但是值得说明的是，本文讨论的是较为悲观的情况，因为一般情况下，两个系统不太可能邻频共存，而是相互之间保留一定的隔离频段。

　　5.结语

　　本文从干扰分析的确定性分析方法入手，给出了不同系统基站共站、共存问题的研究方法。并探讨了TD-SCDMA的基站与WCDMA基站共站、共存问题。由于篇幅的限制，本文仅讨论了TD-SCDMA基站对WCDMA系统的干扰，从而产生的容量损失。对于WCDMA基站对TD-SCDMA的干扰，以及其他系统之基站间的干扰，也可以采用同样的方法，在此不再详述。