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TD-SCDMA基站和WCDMA基站的共存分析
王芳 赵同青 刘阳
2010-03-23 00:00:00 来源:[邮电设计技术]

摘要 主要探讨了WCDMA系统与TD-SCDMA系统基站间的共存问题,并从邻频干扰的角度进行了深入的分析;采用确定性计算方法和静态仿真方法研究TD-SCDMA基站对WCDMA基站产生的邻频干扰,并分析了采用智能天线后带来的改善。

0、前言

  在移动通信从第二代向第三代过渡的今天,新技术不断得到应用,新的移动网络运营商日益发展壮大。由于射频资源的日益紧张,各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生,其中邻频干扰就是由于频率规划原因造成的,使得处于相邻频段的不同模式或不同运营商的共存受到一定的限制。

  根据国内已经公布的3G频率方案,TDD频段1 880~1 920 MHz与FDD上行频段1 920~1 980 MHz相邻,而3G外场测试表明:当TDD系统与FDD系统共存时,在频点1 920 MHz附近存在干扰,如果WCDMA与TD-SCDMA共享站址,则这种干扰将会更加明显。因此对不同系统之间共存问题的研究就显得日益重要。

  干扰分析的方法主要分为确定性计算方法和仿真模拟方法两大类,其中仿真模拟方法又分为动态仿真和静态仿真。本文针对WCDMA和TD-SCDMA系统间的邻频干扰问题,分别采用确定性计算方法和静态仿真方法,深入讨论WCDMA和TD-SCDMA的基站共存问题,并引入智能天线技术,分析其对邻频干扰的改善。本文侧重讨论的是TD-SCDMA基站对WCDMA基站的干扰问题,这也是2个系统之间存在的主要干扰。

1、邻频干扰原理

  邻频干扰来自相邻载频信道,主要是由于发射机和接收机的不理想性,使得相邻信道的信号泄漏到传输带宽内引起的。干扰系统发射机的带外辐射,体现为发射机的邻信道泄漏功率比(ACLR);被干扰系统接收机的选择性,体现为接收机的邻信道选择性(ACS)。ACLR和ACS共同作用的结果可用邻信道干扰功率比(ACIR)来衡量,见式(1)。

    (1)

  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特性(ACLR)和被干扰系统的接收机接收特性(ACS)。单方面改善发射机的发射特性要求或接收机特性要求均不能有效抑制干扰,增强系统容量。

2、确定性计算方法

  2.1 方法描述

  确定性计算方法主要用来评价基站间干扰,即基站—基站(BS—BS)类型的干扰。通过计算被干扰接收机可以容忍的最大干扰,来计算可以容忍增加的邻频干扰。

  本小区和邻小区的同频干扰,即系统内干扰是CDMA系统的固有干扰,邻频干扰的增加是以减少一定的同频干扰,即牺牲被干扰系统一定的容量作为补偿的。

    (2)

  式中:

  Iaci——干扰系统产生的邻频干扰

  Pbt——干扰基站发射功率

  Lb——干扰基站到被干扰基站的基本隔离值,由天线增益和路径损耗组成,天线增益就是干扰发射机发射增益和被干扰接收机接收增益之和

  2.2 最大可以容忍的邻频干扰的计算

  对于WCDMA系统的上行链路,随着用户数的增加,本小区和邻小区的同频干扰增大,当噪声增加量(Mr)达到一定的门限时,系统有最大容量[4]

    (3)

  式中:

  η——系统负载因子,是当前的用户数和系统的极限容量之比

  理想功控下,基站接收到各移动台的信号具有相同功率电平(C)。假设N为小区内的用户数,α为话音激活因子。对于小区内任意一个移动台而言,来自本小区的干扰功率(Ior)为

    (4)

  假设β为来自外小区的功率和本小区功率之比,则基站接收到的其他小区的总功率(Poc)为

    (5)

  由式(4)和式(5)可以得出基站处的Eb/No

    (6)

  式中:

  W——扩频带宽

  Rb——信息速率

  g——处理增益

  F——基站接收机的噪声系数

  Nth——热噪声密度

  随着用户的增加,Eb/No不断下降,当减小到解调所需要的最低门限(d)时,系统的容量达到极限。由此,可以得出小区内的用户数

    (7)

  令基站的信噪比趋于无穷大(忽略热噪声),可得到系统反向链路的极限容量(Nmax[3]

    (8)

  假设为理想功控,所有移动台到达基站接收电平相等,均为有用信号C(dBm)。则在基站接收机端可以容忍的最大干扰为

    (9)

  式中:

  No——噪声电平(dBm)

  可以看出每减少一个用户,系统可以增加α(1+β)×10C/10的邻频干扰。对于α%的系统容量损失,Nmax为系统的极限容量,可以容忍的最大邻频干扰为[2]

    (10)

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