WCDMA和GSM1800宏蜂窝共基站干扰分析

摘要　本文根据GSM1800和WCDMA协议，通过计算机仿真和确定性计算方法，重点对WCDMA系统与GSM1800系统在基站共站情况下进行干扰分析。

　　当前3G移动通信产业已逐步走向商用化阶段，我国也为3G不同的技术体制（FDD与TDD）标准划分了2GHz附近的核心频段和补充频段，具体规划如图1所示。

　　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，同时2G体制的运营商为了满足不断增长的业务需求，正在逐渐采用GSM1800频段。这样将导致在同一片地理区域出现采用不同移动通信体制的多个运营商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。在GSM1800网络中，干扰影响的大小通常用载波信号电平（C）与同频干扰电平（I）的比值，即C/I值来表示。在WCDMA中，无线频率的复用因子为1。即同一频率被分配在所有小区中，所有空中接口连接发生在同一载频上。这样同时进行通话的用户数量直接影响接收机噪声水平。因此，WCDMA是一个干扰受限的系统，干扰控制在WCDMA网络中显得尤为重要。另外将来建设3G网络时，移动运营商为了节省投资，必定要最大程度地利用现有资源，包括铁塔、机房、电源、传输等资源。因此，WCDMA和GSM1800共基站干扰分析十分必要。

图1　中国3G频谱规划方案 1、干扰场景 　　对于WCDMA核心频段（上行：1920～1980MHz，下行：2110～2170MHz）和GSM1800系统之间的干扰情况，移动台和基站之间的干扰较小，可以忽略。主要干扰场景是GSM1800基站干扰WCDMA基站，因此是本文分析的重点。 　　对于WCDMA补充频段（上行：1755～1785MHz，下行：1850～1880MHz）和GSM1800系统之间的干扰情况，主要场景是GSM1800移动台干扰WCDMA基站，WCDMA移动台干扰GSM1800基站。两个系统载波间隔最小为2.6MHz。鉴于目前缺少WCDMA补充频段相关技术指标，因此暂不分析干扰情况。 2、主要技术指标 　　本文主要通过接收灵敏度恶化量、MCL、ACIR等分析干扰程度。下面首先介绍各指标的具体要求。 2.1　WCDMA基站接收机灵敏度恶化量 　　我们先了解WCDMA系统允许外来干扰的定义，根据目前的参考文献，有3种不同参考值。 　　首先，根据Annex 8 to ITU WP 8A Chairman's Report 2004，WCDMA接收机允许外来干扰为：Pt=S-C/（I+N）-10（dBm），其中S表示接收机灵敏度，C/（I+N）表示载干比，根据3GPP 25.951v6.2.0和ITU M.2039，WCDMA宏蜂窝基站接收机灵敏度为：-121dBm，所以允许的外来干扰为： 　　-121-（-18）-10=-113（dBm）。 　　其次，根据ITU M.2039建议，WCDMA宏蜂窝基站允许外来干扰的限制为I/N=-6dB，则允许外来干扰为：-103-6=-109（dBm） 　　最后，根据3GPP 25.942（clause 8.4.2.1）建议，以及多数厂商认同的WCDMA宏蜂窝基站允许外来干扰标准为：-110dBm。 　　通常，由外来干扰导致基站接收灵敏度恶化的计算公式为： 　　10×log1O（（I+N）/N）=10×logl0（（I/N）+1） 　　则对应不同的干扰噪声比要求，导致的灵敏度下降也不同。 　　I/N=-6dB，灵敏度恶化量为0.97dB； 　　I/N=-7dB，即外来干扰为-11OdBm，灵敏度恶化量为0.8dB； 　　I/N=-10dB，即外来干扰为-113dBm，灵敏度恶化量为0.4dB。 2.2　MCL 　　MCL（Minimum Coupling Loss）即最小耦合损耗，参见3GPP 25.942。通常情况下各厂商根据设备情况，建议宏蜂窝基站之间MCL=50dB。 2.3　ACIR 　　A CIR（Adjacent Channel Interference Ratio）是邻道干扰功率比定义为在一条干扰链路上，干扰源发送的总功率与受害者接收到的总干扰功率的比率，与频率间隔有关。ACIR表现为发射端邻道泄漏比（ACLR）和接收端邻道选择灵敏度（ACS）的综合效果。得到ACLR和ACS后，使用下面公式计算： 　　根据3GPP 25.104协议Table 7.4和Table 7.5B，WCDMA系统基站的ACS取值为： 　　共站：16-（-103+6）=113dB； 　　不共站：-15（-103+6）=82dB。 　　根据GSM05.05协议，得到GSM1800基站的ACLR，以及ACIR。如表1所示。 表1　GSM1800基站和WCDMA基站共站的ACLR和ACIR 　　考虑GSM1800频率复用方式为4/12，对WCDMA基站产生干扰的主要频率有4个，所以我们采用4个GSM1800载波频率干扰WCDMA基站的ACIR： 　　得到最终的ACIR结果如表2所示。 表2　GSM1800基站和WCDMA基站共站的ACIR 3、干扰分析方法 　　在分析频率相邻的两个移动通信系统共存产生的干扰时，主要有理论分析和计算机仿真方法。在我们的研究中主要采用计算机系统仿真的方法，其中对基站之间的干扰研究采用理论分析结合计算机仿真的方法。理论分析又称计算方法或者称确定性计算，主要目的是分析两个系统根据给定参数在"最坏"情况下的干扰。系统仿真方法通常指蒙特卡罗（Monte Carlo）仿真的统计分析方法，可以用于评估"最坏"干扰情况出现的概率。