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壁圭堂丝堡塞 婴：! 曼望坠翌! 兰望坠茎堡土垫笙塑型堕塞 摘要 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、互调于扰等等。系统共存的邻道干扰分析方法也很多，大体上说，可以 分为两大类，确定性分析方法和仿真模拟方法。 本文首先采用确定性计算方法对t d s c d m a 系统和w c d m a 系统基站间干扰 的最坏情况进行研究。根据基站的各种收发特性和无线性能指标，采用于扰分析的 确定性分析得到额外需要的隔离度，解决t d s c d m a 和w c d m a 的基站共站址、 共存问题。 本文重点介绍了利用经典的m o n t ec a r l o 系统仿真的方法，构造t d s c d m a 单 系统仿真平台的过程。接着利用搭建的仿真环境，对t d s c d m a 和w c d m a 系统 共存干扰的课题详细研究。文中对语音业务在1 9 2 0 m h z 频段两系统宏小区基站的 共站址、共存干扰进行了仿真，给出了一些曲线和结论。对今后异系统的混含组网 及网络优化方面提供了有价值的参考。 关键词：t d - s c d m aw c d m a 确定性分析静态仿真共存干扰 硕士学位论文t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 a b s t r a c t i n t e r f e r e n c ei sa l li m p o r t a n ta s p e c ti nt h ef i e l do fm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h e r ea r ev a r i o u st y p e so fi n t e r f e r e n c e ，e g s p u r i o u se m i s s i o n ，b l o c k i n g ，i n t e r m o d u l a t i o n a n de r e a n da l s om a n ys t u d ym e t h o d so fi n t e r f e r e n c eo n 锄a d j a c e n tf r e q u e n c yb a n di n c a s eo fo p e r a t i o n si np r o x i m i t yh a v eb e e nc a r r i e do u t g e n e r a l l y ，t h e r ea r et w om a i n t y p e s ，i e s p e c i f i ca n a l y s i sa n ds n a p s h o ts i m u l a t i o n i n v e s t i g a t i o no nt h ei n t e r f e r e n c eb e t w e e nt h et d s c d m ab sa n dw c d m a b s s y s t e m si n t h ew o r s tc i r c u m s t a n c eb ys p e c i f i cc a l c u l a t i o ni sg i v e nf i r s t a n a l y s i si s p e r f o r m e db a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dp a r a m e t e r so ft r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e ri n o r d e rt od e t e r m i n et h ee x t r ai s o l a t i o nl e v e l t h i sc a nb es o l v e dt h ep r o b l e mo fb s b s c o s i t i n ga n dc o e x i s t i n gb e t w e e nt h ed i f f e r e n ts y s t e m s t h ep a p e rm a i n l yi n t r o d u c e st h es i m u l a t i o np r o c e d u r eo f t h ec o n s t r u c t i o nt h es i n g l e t d s c d m ap l a t f o r mu s e db yc l a s s i c a lm o n t e c a r l ob a s e ds n a p s h o tm e t h o d b a s e do n t h i ss i m u l a t i o ne n v i r o n m e n t ，t d s c d m a ，w c d m ac o e x i s t i n gi n t e r f e r e n c ei st h e n d i s c u s s e di nd e t a i l s s o m ed e t a i l e ds i m u l a t i o n sa r ep r e s e n t e df o rs p e e c hu s e r so n l yi na m a c r o - t o - m a c r oc e l l ss c e n a r i ot oo b t a i nt h ei n t e r f e r e n c ec u r v e0 1 1t d - s c d m aa n d w c d m ac o e x i g e n c ec o n s i d e r i n g1 9 2 0 m h zb o r d e r t h es i m u l a t i o nr e s u l t so f t d ，s c d m aa n dw c d m ac o - e x i s t e n c ei nt h i sp e rp r o v i d ev a l u a b l er e f e r e n c ef o rt h e r e s e a r c ho fh y b r i dn e t w o r kp l a n n i n ga n do p t i m i z i n g k e y w o r d s ：t d - s c d m a ，w c d m a ，s p e c i f i ca n a l y s i s ，s t a t i c s i m u l a t i o n ， c o - e x i s t e n c e ，i n t e r f e r e n c o i i 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事列本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名： ，时年5 月冲日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 童，聋砷f 年6 月纠旧 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 1 绪论 1 1 本文提出的背景和研究意义 伴随着迅速增长的移动用户群和多样化的移动业务需求，目前各国正在积极研 发的第三代宽带数字移动通信系统( 3 g ) ，移动通信系统正向藿太系统容量、高服 务质量和多业务( 语音。图像，数据等) 的方向前进。 第一代模拟移动通信系统的主流是北美a m p s 、欧洲t a c s 、北欧n m t 、德国 c 4 5 0 以及日本m 盯等系统脚】。由于模拟系统的容量小、频谱利用率低、保密性能 差等缺点，使得人们研制出以欧洲的g s m 系统、美国i s 5 4 和i s 一9 5 、日本p d c 等 系统为代表的第二代数字移动通信系统。第二代数字移动通信系统能提供语音通 信，以及基于电路交换的低速或中速的数据通信，改善了第一代系统中存在的不足。 然而，随着人们对高速率数据业务的需求，具有9 6 k b p s1 5 0 k b p s 传输能力的通 用分组业务( g p r s ：g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e s ) 和3 8 4 k b p s 传输能力的增强数 据速率技术( e d g e ：e n h a n c e d d a t a r a t e f o r g s m e v o l u t i o n ) 开始出现，并成为向 第三代移动通信系统过渡的中间技术。 i t u 对第三代陆地移动通信系统的基本要求是：1 业务数据速率：室内达到 2 m b p s ；手持机最高支持3 8 4 k b p s ；高速移动速度要求f d d 方式。- 1 4 4 k b p s 业务。 移动速度达到5 0 0 k m h ；t d d 方式，1 4 4 k b p s 业务，移动速度达到1 2 0 k m h 。2 业 务质量：数据业务的误码率不超过l o 3 或1 0 6 ( 根据具体业务要求) ，并可提供高 速数据、低速图象、电视图象等数据传输业务。3 兼容性：具有全球范围设计的 高度兼容性，i m t - 2 0 0 0 业务应与固定网络业务，无线接口具有高度的兼容性。4 全 球无缝覆盖：移动终端可以连接地面网和卫星网，使用方便。5 移动终端：体积 小、重量轻、具有全球漫游功能。 目前，各系统闻互干扰研究成为业界比较热门的课题，通过研究各系统闻共存 所需要的条件，才能找到合理有效的解决途径，为3 g 网络建设做好准备。本文正 是基于i m t - 2 0 0 0 家族中的t d - s c 伪舱和w c d m a 两种3 g 制式进行互干扰的研 究。在我国，鉴于t d - s c d m a 系统与w c d m a 系统均有可能大规模应用于公众移 动通信业务，为保证系统的正常运行和有效地利用频谱资源，不同系统闻合理的频 谱安排是十分重要的，因此不同系统间的共存分析就显得十分重要。尤其是由于 1 8 8 0 m l - i z 1 9 2 0 m h z 的t d d 频段与1 9 2 0 1 9 8 0 m h z 的f d d 上行频段是邻近频段， 因此理论上无法简单采用增加保护频带的方法来减少两系统间的互干扰。本文就 t d s c d m a 系统与w c d m a 系统的共存问题的分析和仿真对于我国的频率规划以 及未来的移动网络规划等均具有重要意义。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 1 2 本文主要工作及论文结构 本文针对3 g 系统中t d s c d m a 和w c d m a 两系统共存干扰问题展开研究。 结合中兴通讯关于互干扰的研究课题进度，目前w c d m a 的研究相对成熟，而 t d ，s c d m a 的系统仿真级研究正在进行当中，因此本文主要基于对t d s c d m a 系 统的研究和仿真平台搭建，然后综合考虑现有的w c d m a 系统，进行两系统的互 干扰分析和研究。 文章主要工作包括： 1 、基础性的工作。 主要讨论了3 g 系统的工作频段及其对互干扰研究产生的影响，t d s c d m a 系统的特点和关键技术，如智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配和功率 控制等。重点研究了t d s c d m a 和w c d m a 两系统共存时的互干扰产生的原理和 类型，以及对互干扰的分析方法。有两种方法进行研究：一种是确定性的计算方法， 另一种是静态系统仿真的方法。 2 、确定性计算方法对互干扰的研究。 通过确定性分析，对t d - s c d m a 和w c d m a 系统基站间共存干扰进行研究。 3 、静态系统仿真对互干扰的研究。 首先以3 g p pt r 2 5 9 4 2 协议规定的无线网络性能参数为仿真依据，完成 t d s c d m a 系统静态仿真平台的搭建。进行一些单系统的覆盖和容量的课题研究。 然后利用该平台，同时结合现有的w c d m a 系统静态仿真平台，分析仿真和 移动台相关的两系统共存干扰情况。通过对两系统共存时的m o n t ec a r l o 静态仿真， 可以得到邻道干扰比( a c i r ) 、小区半径与系统容量损耗的对应关系，从而可以 通过对干扰系统发射机a c l r 和被干扰系统接收机a c s 的限制、增加频率保护间 隔来降低两系统共存时的干扰。系统仿真的结果可以对未来的移动网络规划提供有 力的支持。 全文结构如下： 第二章：对3 g 频段划分和t d - s c d m a 系统原理和关键技术做简要介绍； 第三章：阐述干扰产生原理和明确异系统共存的互干扰评估方法； 第四章：采用确定性方法对异系统基站间互干扰进行研究和结论； 第五章；单系统静态系统仿真设计和覆盖、容量的课题研究和结论： 第六章：异系统静态系统仿真设计、与移动台相关的互干扰课题仿真结论。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 2 系统原理概述 2 13 g 系统工作频段 2 0 0 2 年l o 月，国家信息产业部下发文件关于第三代公众移动通信系统频率 规划问题的通知( 信息产业部无委会 2 0 0 2 1 4 7 9 号) 中规定：主要工作频段( f d d 方式：1 9 2 0 1 9 8 0 m h z 2 1 1 0 2 1 7 0 m h z ；t d d 方式：1 8 8 0 1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0 2 0 2 5 m h z ) 。补充工作频段( f d d 方式t1 7 5 5 1 7 8 5 m h z 1 8 5 0 1 8 8 0 m h z ；t d d 方式：2 3 0 0 2 4 0 0 m h z ，与无线电定位业务共用) 。如图2 1 。从中可以看到t d d 得到了1 5 5 m h z 的频段，而f d d ( 包括w c d m af d d 和c d m a 2 0 0 0 ) 共得到了 2 x 9 0 m h z 的频段。 图2 1 中国3 g 频谱分配图 由频谱分配圈可以看出，在1 9 2 0 m h z 1 9 8 0 m h z 频段是f d d 系统的上行频段， 在1 8 5 0 m h z 1 8 8 0 m h z 频段是f d d 系统的下行频段，而夹于两者之间1 8 8 0 m h z 1 9 2 0 m h z 是t d d 频段，那么在1 8 8 0 m h z 频段处，w c d m a 的下行会对t d s c d m a 造成干扰影响，在1 9 2 0 m h z 频段处，w c d m a 的上行会对t d s c d m a 造成干扰 影响。这是我们分析t d s c d m a 与w c d m a 系统共存的前提。 讨论3 g 的工作频段对互干扰的研究具有重要意义。由于天生的频带保护间隔， 对于频带距离较远的异系统之间，互干扰情况相对减轻许多。因此，本文主要研究 了在相邻频段异系统共存时的互干扰对混合组网带来的影响。 2 2t d c d m a 系统特点 t d - s c d m a ( 即t i m ed i v i s i o nd u p l e x s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e x a c c e s s ) 是f d m a 、t d m a 和c d m a 三种基本传输模式的灵活结合。如图2 2 所 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 示。其基本特性之一是在t d d 模式下，采用在周期性重复的时间帧里传输基本的 t d m a 突发脉冲的工作模式，通过周期性地转换传输方向，在同一个载波上交替地 进行上下行链路传输。 图2 2t d - s c d m a 的多址方式示意 l 、t d s c d m a 系统的优点： ( 1 ) 不需要使用成对的频率，有利于频谱的有效利用； ( 2 ) 灵活可调的时隙转换点，更适合于不对称业务； ( 3 ) 前向和反向信道工作于同一频段上、下行链路中具有对称信道特性，便 于使用智能天线、联合检测、功率控制等，达到提高性能、降低成本的目的； ( 4 ) 由于信道是对称的，所以可能简化接收机，降低设备成本。 2 、t d - s c d m a 系统的缺点： ( 1 ) 移动速度与覆盖问题。 t d d 采用多时隙的不连续传输，对抗快衰落、多普勒效应能力比连续传输的 f d d 蒺。目前，i t u - r 对t d d 系统的要求是达到1 2 0 k m h ；而对f d d 系统则要求 达到5 0 0 k m h 。另外，t d d 的平均功率和峰值功率的比值随时隙数增加而增加，考 虑到耗电和成本因素，用户终端发射功率不可能太大，故小区半径较小。 ( 2 ) 基站的同步问题。 对于t d dc d m a 系统来说，为减少基站间的干扰，基站问同步是必须的。这 可以采用g p s 接收机或通过用额外的电缆分布公共时钟来实现，但这也同时增加了 基础设施的费用。 ( 3 ) 干扰问题。 t d d 系统中的干扰不同于f d d 系统因为t d d 系统的同步困难以及相关的干 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 扰使之成为t d d 系统使用的主要问题。t d d 系统包括了多种形式的干扰，如：t d d 蜂窝内的干扰、t d d 蜂窝间的干扰、不同运营商间的干扰、t d d f d d 系统间的干 扰、来自功率脉动的干扰等。 2 3t d - s c d m a 的关键技术 i 、智能天线 智能天线技术的核心是自适应天线波束赋形技术。智能天线技术的原理是使一 组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理可以产生 强方向性的辐射方向图。如果使用数字信号处理方法在基带进行处理，使得辐射方 向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，就能达到提高信号的信嗓比，降低发射功 率，降低系统的干扰，增加c d m a 系统的容量，提高系统覆盖范围的目的。 t d d 方式上、下行链路使用相同频率传输，且间隔时间短，链路无线传播环境 差异不大，智能天线可以使用相同权值，因此t d d 方式更能体现智能天线的优势。 2 、联合检测 联合检测技术是多用户检测技术的一种，是消除和减轻多用户干扰的主要技 术，它把所有用户的信号都当作有用信号处理，这样可以充分利用用户信号的扩频 码、幅度、定时、延迟等信息，从而大幅度降低多径多址干扰。在t d s c d m a 系 统中帧结构中设置了用来进行信道估计的训练序列m i d a m b l e ，根据接收到的训练 序列部分信号和我们已知的训练序列就可以估算出信道冲激响应，而扩频码也是确 知的，那么我们就可以达到估计用户原始信号的目的。联合检测技术算法需要进行 比较大的矩阵求逆运算，算法计算量往往比较大。由于在t d - s c d m a 系统中，每 个时隙的用户数比较少( 最多1 6 个) ，使用联合检测技术在工程实现上比较可行。 理论上来说，联合检测技术可以完全消除m a i 的影响，但在实际应用中，联 合检测技术会遇到以下问题：对小区间干扰没有解决办法；信遂估计的不准确将影 响到干扰消除的准确性：随着处理信道数的增加算法的复杂度并非线性增加，实 时算法难以达到理论上的性能。因此在t d s c d m a 系统中，并没有单独使用联合 检测技术，而是采用了联合检测技术和智能天线技术相结合的方法，上行能获得分 集接收的好处，下行能实现波束赋形。 3 、接力切换 接力切换是t d - s c d m a 移动通信系统的核心技术之一。将软切换的高成功率 和硬切换的高信道利用率综合到接力切换中，是介于硬切换和软切换之间的一种新 的切换方法。 设计思想：当用户终端从一个小区或扇区移动到另一个小区或扇区时，利用智 能天线和上行同步等技术对u e 的距离和方位进行定位，根据l i e 方位和距离信息 作为切换的辅助信息，如果u e 进入切换区，则r n c 通知另一基站做好切换的准 备，从而达到快速、可靠和高效切换的目的。这个过程就象是田径比赛中的接力赛 跑传递接力棒样，因而我们形象地称之为接力切换。 4 、动态信道分配 t d s c d m a 所采用的动态信道分配技术可以实现在频域、时域、码域和空域 对无线的灵活配置。采用动态信道分配技术使得t d s c d m a 系统能够较好地避免 干扰，使信道重用距离最小化，从而高效率地利用有限地无线资源，提高系统容量。 此外，通过使用时域动态信道分配，可以灵活分配时隙资源，动态地调整上、下行 时隙的个数，从而灵活地支持对称和非对称的业务，使频谱利用率得以优化。 5 、功率控制 功率控制目的在于降低系统中的远近效应，上行使得到达基站的功率基本相 当，从而避免c d m a 系统功率攀升韵固有缺陷，提高了系统容量。 功率控制按前、反向又分为如下四种： ( 1 1 反向开环功率控制 在开环功率控制中，移动台首先检测收到的基站导频信号功率，若移动台收到 的信号功率小。表明前向链路此刻衰耗大，由此可认为反向链路上衰耗也较大，为 了补偿信道衰落，移动台将根据预测增大发射功率：反之，移动台将减小发射功率。 ( 2 ) 反向闭环功率控制 基站对解调后反向业务信道信号的s n r 每隔一定时间检测一次，然后将其与 事先设定的门限比较，若收到的s n r 高于门限值，基站就在前向信道上送出一个 减小移动台发射功率的指令；反之，就送出一个增大移动台发射功率的指令。 ( 3 ) 反向外环功率控制 反向外环功率控制是为了适应无线信道的衰耗变化动态调整反向闭环功率控 制中的信噪比门限。例如，在话音业务中，影响服务质璧的是系统误帧率( f e r ) ， 因此在基站端收到的反向信道f e r 统计值将作为调接门限信噪比的指标，使功率控 制直接与通信质量相联系，而不仅仅体现在改善信噪比上。 ( 4 ) 前向功率控制 前向功率控制是基站根据移动台提供的测量结果，调整对每个移动台的发射功 率a 其目的是对路径衰落小的移动台分配相对较小的前向发射功率，对那些较远的 和解调信噪比低的移动台分配较大的前向发射功率。基站通过移动台对前向解调误 帧率的反馈报告，决定对该移动台前向链路功率的增大或减小。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 3 t d - s c d m a 与w c d m a 互干扰分析 由于发射机与接收机滤波器特住的不完善性，工作于同一地区的t d s c d m a 系统与w c d m a 系统间存在相互干扰，可能造成链路性能的劣化和系统容量的降 低。按照国际电联对i t m 2 0 0 0 核心频段的划分建议，t d - s c d m a 系统与w c d m a 系统将在1 9 2 0m h z 频点处共存。基于路径传播损耗特性，t d - s c d m a 宏小区与 w c d m a 宏小区间的相互干扰最为严重的情况之一。 3 1 频率配置 t d s c d m a 系统与w c d m a 系统的频率配置关系如图3 1 所示。1 9 2 0 1 9 8 0 m h z 为w c d m a 的上行频段，2 11 0 2 1 7 0 m h z 为w c d m a 的下行频段。 t d s c d m a 为t d d 系统，上下行工作于同一个频段，为1 8 8 0 1 9 2 0 m h z 。 t i e ) s c d m a 的工作频段与w c d m a 的上行频段间有2 0 0 k h z 的保护带，这是 由t d - s c d m a 系统本身的频率保护间隔带来的；同时w c d m af 行频段距离 1 9 2 0 m h z 有2 1 1 0 1 9 2 0 = 1 9 0 m h z 的频率间隔。 1 8 8 01 9 2 01 9 8 02 1 1 0 2 1 7 0 ( m h z ) 图3 1t d - s c d m a 系统与w c d m a 系统的频率配置 通过简单计算可知： t d - s c d m a 与w c d m a 上行信号问的最小载波间隔= t d s c d m a 系统的半 带宽( o 8 m h z ) + w c d m a 系统的半带宽( 2 5 m h z ) + 额外的保护频带( o 2 m h z ) = 3 5 m h z 。 t d - s c d m a 与w c d m a 下行信号间的最小载波间隔= t d s c d m a 系统的半 带宽( o 8 m h z ) + w c d m a 系统的半带宽( 2 5 m h z ) + 额外的保护频带( 1 9 0 2 m h z ) = 1 9 3 5 m h z 。 3 2 干扰产生原理及类型 3 2 1 无线电干扰 无线电干扰是指在无线电通信过程中发生的，导致有用信号接收质量下降、损 害或阻碍的状态及事实。无线电干扰信号是指通过直接耦合或间接耦合方式进入接 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 收设备信遭或系统的电磁能量，它可以对无线电通信所需接收信号的接收产生影 响，导致性能下降，质量恶化，信息误差或丢失，甚至阻断了通信的进行。因此， 通常说，无用无线电信号引起有用无线电信号接收质量下降或损害的事实，我们称 之为无线电干扰。 无线电干扰分为同频率干扰、邻频道干扰、带外干扰、互调干扰和阻塞干扰等： ( 1 1 同频干扰：凡是无用信号的载频与有用信号的载频相同并对接收同频道 有用信号的接收机造成干扰的都称为同频干扰。由于同频干扰信号与有用信号同样 被放大、检波那么接收机将不能区分有用信号和干扰信号，其结果是有用信号和 干扰信号同时播放出来。 f 2 ) 邻频道干扰：干扰台邻频道功率落入接收邻道接收机通带内造成的干扰， 称为邻频道干扰。发射机在邻道的辐射功率会和有用信号一起进入接收机，而此时 若接收机响应对邻道发射机的主要辐射衰减不够大，就会导致邻道干扰。这种干扰 会使接受机信噪比下降，灵敏度降低，强干扰信号可使接受机出现阻塞干扰。 ( 3 ) 带外干扰：发射机的谐波或杂散辐射在接收有用信号的通带内造成的干扰， 称为带外干扰。带外干扰包括发信机的杂散发射、带外发射或接收机的杂散响应产 生的干扰。 ( 4 ) 互调干扰：所谓互调，是指两个或多个信号在收、发信机的非线性电路或 传播媒质中相互作用将产生新的频率分量豹过程。互调干扰又分为发射机互调干扰 和接收机互调干扰。发射机互调干扰是多部发射机信号落入另一发射机，并在此末 级功放的非线性作用下相互调制，产生不需要的组合频率，对接收信号频率与这些 组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。接收机互调干扰是当多 个强信号同时进入接收机时，在接收机前端非线性电路作用下产生互调频率，互调 频率落入按收机中频频带内造成的干扰，称为接收机互调干扰。在实践中我们发现， 较严重的通常是三阶互调干扰。 ( 5 ) 阻塞干扰，接收微弱的有用信号时，受至q 接收频率两旁、高频回路带内一 强干扰信号的干扰，称为阻塞干扰，轻则降低接收灵敏，重则通信中断。 3 2 2 互干扰类型 互干扰分为干扰源的加性噪声干扰、引起被干扰接收机的阻塞和互调干扰： ( 1 ) 加性噪声干扰：由干扰源带外杂散和噪底直接落在被干扰接收机的工作频 段造成的干扰。主要包括干扰源的杂散辐射( 由于发射机非线性期间产生) ，还有 底噪、邻道功率泄漏等噪声，他们落入邻道接收机的带宽内造成了加性噪声干扰。 ( 2 ) 阻塞干扰：由于发射机的带外的强信号进入接收机内，引起的接收机饱和 失真造成的干扰，称为阻塞干扰。阻塞干扰引起的现象就是所谓的接收机过载。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 ( 3 ) 互调干扰；电路的非线性是产生互调干扰的内因。发射机互调：由于通 讯设备中某些电路的非线性使发射机信号和其他干扰信号混频产生互调成分；接收 机互调：多个干扰信号因非线性作用形成互调产物落入接收机通带内，从而造成对 有用信号的干扰。 根据如上所述的t d - s c d m a 系统与w c d m a 系统频率配置关系，t i ) - s c d m a 系统与w c d m a 系统间共存可能存在8 种干扰情形，如表3 1 所示。 表31t d s c d m a 系统与w c d m a 系统问的干扰情形 编 干扰情形 最小载波 主要干扰类型 采用的评估 号间隔 方法 杂散干扰、过载、 1t d s c d m am s 一 w c d m ab s3 5 m h z系统仿真、 互调 测试评估 2t d - s c d m am s 一 v v c d m am s1 9 3 5 m h z杂散干扰、过载 杂散干扰、过载、 确定性分析 3t d s c d m ab s 一 ，v c d m ab s3 5 m h z 互调计算 4 t d - s c d m a8 s 一) w c d m am s1 9 3 5 m h z 杂散干扰、过载 系统仿真、 5w c d m am s - - t d s c d m ab s3 5 m h z 带外辐射、过载 测试评估 6w c d m am s 一) t d s c d m am s 3 5 m h z带外辐射、过载 确定性分析 7w c d m ab s 一 t 阻s c d m ab s 1 9 35 m h z 杂散干扰、过载 计算 系统仿真、 8w c d m a8 s 一 t d s c d m am s1 9 3 ，5 m h z杂散干扰、过载 测试评估 注：”t d s c d m ab s - w c d m ab s 壤示t d - s c d m ab s 干扰系统，w c d m ab s 被干扰系统 首先从最小载波间隔考虑，由于t d - s c d m a 系统的载波间隔为1 6 m h z ， w c d m a 系统的载波间隔为5 m h z ，对第2 、4 、7 、8 项这四种干扰情形，干扰系 统和被干扰系统问的最小载波间隔为1 9 3 5 m h z ，远大于w c d m a 系统或 t d s c d m a 系统的载波带宽，因此对第2 、4 、7 、8 项四种情形，应主要考虑干扰 源的杂散辐射对被干扰对象的杂散干扰以及被干扰对象的接收机过载。 其次，对于最小载波问隔为3 5 m h z 的情况下，对第l 、3 这两种干扰，干扰系 统为窄带的t d s c d m am s ( 或b s ) ，被干扰系统为w c d m ab s 而且最小载波 间隔3 5 m h z 大于t d s c d m a 载波带宽1 6 h z 两倍以上，对这两种干扰情形，同 样需考虑t d - s c d m a 系统对w c d m a 系统的杂散干扰、w c d m ab s 的接收机过 载这两类干扰。同时也需要考虑三阶互调干扰。 对第5 、6 项这两种干扰：w c d m am s - - t d s c d m am s 、w c d m am s 一 t d s c d m ab s ，两系统的最小载波问隔为3 5 m h z ，干扰系统w c d m a 的载波带 宽为5 m h z 。因此对这种干扰情形，需考虑的干扰有；w c d m am s 的带外辐射对 t d - s c d m am s ( 或b s ) 的干扰、t d - s c d m am s ( 或b s ) 的接收机过载。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 3 3 干扰解决常用工程方法 解决各种互干扰，在工程上通常采用如下四种方法： 1 、空间隔离：对解决加性噪声干扰和接收机阻塞以及互调干扰都是有效的。 隔离的大小取决于各个干扰需要的最大隔离度； 2 、降低干扰源的功率：从干扰源出发，降低干扰功率，从而降低互干扰对系 统的影响； 3 、在硬件上增加滤波器：对于加性干扰，可以在发射机端增加滤波器，抑制 杂散、噪底以及发射互调产物，降低干扰；对于接收机阻塞、交调干扰，可以在被 干扰系统端增加滤波器。抑制带外强信号的功率t 降低干扰； 4 、4 网络优化处理：对于接收互调干扰，可以通过网络优化避免。 3 4 互干扰评估方法 对互干扰的研究分析主要通过确定性计算、系统仿真和外场测试等多种手段来 结合完成。理论上，对于f d d 频分系统，确定性计算基本可以反映出实际情况； 而对于t d s c d m a 和p h s 这类t d d 系统，除了使用确定性计算方法之外，系统 仿真和外场测试的数据则更加具有权威指导意义。 在本文中，为考察t d s c d m a 与w c d m a 系统间的干扰，针对不同的干扰情 形，分别采用前两种方法来评估干扰对系统的影响。而受实际测试环境的限制，外 场测试的方法将不在本文讨论的范围内。 l 、确定性计算方法：根据3 g p p 协议中对各种干扰类型的最差性能指标，计算 抑制该种干扰需要的最小隔离度。 2 、蒙特卡罗方法：是指使用随机数( 或更常见的伪随机数) 来解决很多计算 问题的方法，它是用来解决数学和物理闯题的非确定性的( 概率统计的或随机的) 数值方法。 考虑在实际建网络的时候，站址规划特别重要，本文重点主要从理论上分析 t d s c d m a 基站与w c d m a 基站的互干扰问题，即对t d - s c d m ab s 一 w c d m a b s 和w c d m ab s 一 t d s c d m ab s 这两种情形，采用确定性计算的方法可评估 不同系统的基站间的干扰影响。本文将在第4 章中对此进行详细分析。 考虑到移动台的移动性以及干扰系统、被干扰系统中移动台分布的随机性，确 定性计算的方法不适用予这类干扰情形，一般是采用蒙特卡洛仿真的方法进行验 证，从统计的角度来评估干扰所造成的影响大小。本文将在第6 章中进行详细分析。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 4 t d s c d m a 和w c d m a 基站闻互干扰分析 本章主要基于3 g p p 协议中关于t d s c d m a 、w c d m a 基站无线性能参数的 要求，综合考虑到各种可能的互干扰因素，采用确定性分析计算方法，分别给出卜 章表3 1 中第3 、7 两种系统基站之间互干扰情况的干扰极限值- 4 1 基站设置方式 在3 g 建网初期，宏小区将是最主要的网络形式。由于目前，t d - s c d m a 网络 规划起步较晚，在运营商已经对w c d m a 做了必要预规划和基站选址的前提下， t d s c d m a 同w c d m a 基站共站址以充分利用现有资源将是现实的一种选择。 对t d s c d m a 基站和w c d m a 基站在地理位置关系上存在两种情况： 1 、基站共站址( c o - s i t i n g ) 两个系统通过双频合路器共用室外天馈系统，利用合路器中的带通滤波器抑制 系统间干扰。考虑到不能影响系统的覆盖和容量，对于共天馈的双频合路器的差损 要求严格，增大了滤波器的设计难度，可以考虑加大频率间隔来保证滤波器的性能。 2 、邻近共存( c o - e x i s t i n g ) t d s c d m a 基站与w c d m a 基站邻近，邻近指的是t d - s c d m a 基站与 w c d m a 基站地理位置上相距较近( 如在几十到几百米范围) ，但不共站址，两个 系统之间具有重叠覆盖区域，系统各自的天线之间保持一定的距离。通过空间的隔 离或者外加抗干扰滤波器实现系统的共存。 4 2 互干扰分析基站性能指标 4 2 1 基站指标 3 g p p 相关协议【5 】【6 1 中分别标注了w c d m a 和t d - s c d m a 系统n o d e b 无线性 能指标。表4 ，1 中的指标基于宏基站，且满足b e r o 0 0 1 。 表4 1基站性能指标 项目t d - s c d m a 基站w c d m a 基站 基站接收机灵敏度( d b m ) “ 1 l o m m - 1 2 1 d b m 1 2 2 k b p s 基站噪声功率( d b m ) 10 i d b m1 0 3 d b m 基站最大发射功率( d a m ) 3 4 d b m4 3 d b m 天线增益i ) l l d b il l d b i 注：表中“接收灵敏度。：指在确保误比特率( 8 e r ) 不超过特定值的情况下，天线端口测得的最小 接收功率 “ 1 2 2 k b p s = 表示该数值是针对1 2 2 k b p s 语音业务而言。 硕士学位论文 t d - s c d m a 和w c d m a 共存干扰分析和仿真 4 2 2 邻遭泄漏功率比( a c l r ) 邻道干扰是干扰源的强发射信号处于被干扰接收机工作频段的邻频，由于滤波 器残余或倒易混频等原因产生的干扰。根据干扰源的发射信号强度及被干扰接收机 的邻道抑制指标可以计算规避邻道干扰所需要的隔离度。邻道干扰示意图见图4 1 。 s i g n a ll e v e l ( d b m ) 5 5 - 1 0 4 t d d 频段：f d d 频段， ：t d d 频段 余 f r e q u e n c y ( m s z ) 图4 1邻道干扰示意圈 邻道泄漏功率比( a c l r ) 指发射功率与其落到接收机相邻信道内功率的比值。 测量条件：测量带宽为码片速率，滤波器为根升余弦滚降( 滚降系数盯= o 2 2 ) 滤 波器。 ( 1 ) t d s c d m a 所要求的邻道泄漏最低值1 4 】( 6 】 表4 , 2t d - s c d m a 基站和终端a c l r 值的最低要求 t d - s c d m a 系统a c l r 要求 b s ( c h a n n e l 16 m h z ) 4 0d b b s c h a n n e l 3 2m h z ) 4 5 d b m s ( p o w e rc l e s s = 2 3 ：u ec h a n n e l 1 6m h z ) 3 3 d b m s p o w e rc r a s s = 2 3 ：u ec h a n n e t 3 2m h z ) 4 3 d b 注：t d - s c d m a u e 定义了四个等级。最大发射功率分别为；p o w e r c l a s s1 ：+ 3 0 d b m ；p o w e r c l a s s2 ：+ 2 4d b m ；p o w e rc l a s s3 ：+ 2 1d b m ；p o w e rc l a s s4 ：+ 1 0d b m a 表4 3t d - s c d m a 与f d d 运行在相同地域时邻近信道泄漏要求“1 l基站设置方式涌量中心擐事俄移最大电平涌量带宽 l共存 1 9 2 2 6m h z 3 6 d b m3 8 4 m h z 共址1 9 2 2 6m h z_ 8 0 d b m3 8 4 m h z 注：基站共存要求是建立在基站问耦台损耗m c l = 7 4 d b 基础上的【1 l = 基站共址簧求是建立在 基站间的晟小耦合损耗m c l = 3 0 d b 基础上的【1 l ( 2 ) w c d m a 所要求的邻道泄漏最低值p 1 5 l 表4 4w c d m a 基站和终端a c l r 值的最低要求 w c d m a 系统 a c l r 要求 b s ( c h a n n e l 5 m h z ) 4 5 d b b s ( c h a n n e l 1 0m h z ) 5 0 d b m s ( p o w e rc l a s s = 3 4 ：u ec h a n n e l 5m h z ) 3 3 d b m s ( p o w e rc l a s s = 3 ，4 ：u ec h a n n e l 1 0m h z ) 4 3 d b 注：w c d m a u e 定义了四个等级，最大发射功率分别为：p o w e r c l a s s1 ：+ 3 3 d b m ；p o w e r c l a s s2 ：+ 2 7d b m ；p o w e rc l a s s3 ：+ 2 4d b m ；p o w e rc l a s s4 ：+ 2 1d b m 2 i 4 2 3 相邻信道选择性( a c s ) 接收机在接收到有用信号的同时，也可能接收到邻道的信号，这些信号被视为 干扰信号。抑制邻道干扰主要是由射频收信机中的窄带滤波器，如中频声表面波滤 波器、基带滤波器等。为了准确接收有用信号，接收机具有对邻道干扰进行有效抑 制的能力。这一抑制功能的实现及其实现程度，可通过邻道选择性这指标来衡量。 邻道选择性( a c s ) 是指在邻道干扰存在的情况下，基站接收机在其指定信道 频率上接收有用信号的能力，该邻道信号频率偏离指定信道中心频率一个