【導讀】本文首先分析了SCDMA和3G的干擾產(chǎn)生及類型,分別從理論分析和蒙特卡羅靜態(tài)仿真兩方面對干擾大小進行分析。 最后,結合理論分析及仿真結果給出系統(tǒng)共存時的干擾程度及減少干擾所需的規(guī)避方法,為多系統(tǒng)干擾共存提供了重要依據(jù)。
SCDMA系統(tǒng),俗稱“大靈通”,脫胎于我國具有自主知識產(chǎn)權的3G技術TD-SCDMA。它融合了智能天線、同步碼分多址、軟件無線電及全質量話音壓縮編碼等先進技術,在技術層面上全面超過了小靈通系統(tǒng),具有輻射小、保密性好、通話質量高和不易掉線等優(yōu)點,目前在我國市場特別是“村村通”工程中正穩(wěn)步趨勢。隨著3G系統(tǒng)的引入,國內無線通信領域將出現(xiàn)SCDMA和3G系統(tǒng)鄰頻共存的局面。由于發(fā)射機和接收機的非理想性,鄰頻共存的無線通信系統(tǒng)間會彼此產(chǎn)生干擾,如果沒有采取有效的規(guī)避方法,這些干擾可能造成一方或雙方的鏈路質量下降和容量損失。因此分析SCDMA和3G系統(tǒng)之間的EMC(EMC:Electromagnetic Compatibility)是極具現(xiàn)實意義的,國際電聯(lián)(ITU:International Telecommunications Union)和中國通信標準化協(xié)會(CCSA:China Communications Standards Association)也已就以上課題立項進行相關分析。本文主要通過對SCDMA和鄰頻共存的IMT2000(FDD)系統(tǒng)間干擾的分析,闡述了無線通信系統(tǒng)間EMC分析的基本理論分析方法和靜態(tài)干擾仿真思想。
干擾類型
SCDMA的工作頻段為1 785~1 805 MHz, WCDMA和CDMA2000的候補頻段在1 755~1 785 MHz和1 850~1 880 MHz,而TD-SCDMA和SCDMA由于在頻段上有75 MHz的間隔,故可暫不分析二者間干擾。如圖1所示為各系統(tǒng)所處頻段位置關系,可能存在SCDMA上下行和IMT2000(FDD)上行間的相互干擾。
分析方法
理論分析
衡量兩系統(tǒng)能否共存的一個重要指標是被干擾系統(tǒng)能夠正常運營所需的額外保護度,理論上可以對其進行估算。首先,根據(jù)干擾源發(fā)射機的相鄰頻道泄漏比(ACLR,Adjacent Channel Leakage Ratio)和被干擾系統(tǒng)接收機的鄰道選購性(ACS,Adjacent Channel Selectivity)求兩系統(tǒng)間的鄰道干擾比(ACIR,Adjacent Channel Interference Ratio),再由被干擾系統(tǒng)容量分析準則求出受害接收機所能容納的最大外來干擾,通過公式(1)求出所需額外保護度△L的近似值。
△L=PTx+GTx+Gbf-Pathloss+GRx-ACIR-Imax?。?)
式中,PTx為干擾源發(fā)射功率;GTx為干擾源天線增益;Gbf為發(fā)送或接收分集增益;Pathloss為干擾鏈路路徑損耗;GRx為接收機天線增益;Imax為受害接收機能容忍的最大外來干擾強度。
以SCDMA基站對WCDMA基站干擾為例,分析方法如下:假設兩系統(tǒng)鄰頻共處,無額外保護頻帶,則WCDMA和SCDMA系統(tǒng)最小載波中心頻率間隔為2.75 MHz,根據(jù)輻射模板計算,此時SCDMA基站對WCDMA基站的ACIR約為44 dB。
引入基站天線間最小耦合損耗(MCL,Minimum Coupling Loss)
MCL=Pathloss-GTx-GRx后可得
△L=PTx-ACIR-MCL-Imax?。?)
基站靈敏度損失在不考慮本系統(tǒng)干擾時,可以等效為底噪抬升,具體關系如下:
Sd=(Iext+No)/No=0.8 dB?。?)
WCDMA上行的No為-103 dB,可推出Iext為-110 dB,則最大干擾電平約為-110 dB。取SCDMA基站最大發(fā)射功率33 dBm,MCL=50 dB,代入公式(2)可得額外保護度△L為49 dB。
以上理論分析選取干擾最嚴重的鏈路,由于實際網(wǎng)絡中SCDMA采用頻率復用組網(wǎng),而理論分析時考慮的是頻差最小的頻點,相應的基站間路徑損耗又為最小耦合損耗MCL,故所得干擾值較實際系統(tǒng)偏大,但此方法簡單高效,有一定參考價值。
Monte-Carlo仿真方法
本文采用靜態(tài)Monte Carlo仿真方法,依據(jù)所分析系統(tǒng)特點,拓撲結構,仿真場景,傳播模型等建模。仿真中通過對兩個系統(tǒng)進行有限多次快照(snapshot)所采集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,得出相應的系統(tǒng)間干擾大小。無線通信系統(tǒng)間干擾共存仿真的流程可簡單分解為干擾源系統(tǒng)和被干擾系統(tǒng)單系統(tǒng)容量仿真,固有保護度計算,雙系統(tǒng)干擾計算,統(tǒng)計結果輸出(被干擾系統(tǒng)接收到干擾電平值、被干擾概率、所需額外保護度和相對容量損失關系等指標值)。
仿真采用六邊形宏蜂窩模型,小區(qū)半徑為1 000 m,采用wrap around拓撲結構消除有限覆蓋的邊界效應,共61個基站,統(tǒng)計數(shù)據(jù)在中心19個基站中收集。在每次快照下,用戶位置均服從均勻分布,這樣就可以利用有限多次快照來模擬實際網(wǎng)絡中用戶各種位置的可能性,使仿真結果更加合理可信。
SCDMA系統(tǒng)的仿真參數(shù)見表1。仿真中SCDMA系統(tǒng)使用臨近1 785 MHz的連續(xù)12個頻點,采用4*3頻率復用方式組網(wǎng),并使用自適應智能天線,同步碼分多址和慢速功率控制等技術,大大提升了系統(tǒng)容量。IMT2000(FDD)系統(tǒng)采用理想閉環(huán)功率控制,非正交技術,軟切換技術等,具體仿真參數(shù)見表2和表3。
表1:SCDMA系統(tǒng)仿真參數(shù)
表2:WCDMA系統(tǒng)仿真參數(shù)
表3:CDMA2000系統(tǒng)仿真參數(shù)