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關(guān)鍵詞:WCDMA 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 鄰頻窄帶干擾
0． 前言
在WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，由于2G窄帶系統(tǒng)的普遍存在，會(huì)出現(xiàn)工作在相鄰頻率的2G窄帶系統(tǒng)，例如GSM1800和PHS1900，與3G寬帶系統(tǒng)工作在同一地理區(qū)域的情況。這時(shí)在對(duì)WCDMA進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，必須考慮鄰頻窄帶系統(tǒng)和WCDMA網(wǎng)絡(luò)的干擾。當(dāng)WCDMA和窄帶系統(tǒng)工作在相鄰信道時(shí)，擾和被干擾站之間的距離、小區(qū)類型和小區(qū)大小等因素造成的干擾情況也不盡相同。這就需要在進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)采取相應(yīng)的措施來(lái)降低干擾，保持系統(tǒng)的性能。一般采取的措施有:采用2G/3G共址站；引入保護(hù)頻帶增加載波間隔；小心規(guī)劃站址和功率等來(lái)對(duì)抗干擾。在實(shí)際的情況中，由于移動(dòng)臺(tái)受到體積大小和功率消耗的限制，其接收機(jī)的線性、鄰信道濾波和雙工器的隔離度都較差，低于基站的接收機(jī)性能，所以下行鏈路干擾問(wèn)題比上行鏈路嚴(yán)重。
1． 鄰頻窄道干擾分析鄰
頻窄帶干擾分析
對(duì)于工作在相鄰頻帶的窄帶系統(tǒng)和WCDMA主要存在以下的一些干擾:
1.1 鄰信道干擾(ACI)
當(dāng)WCDMA系統(tǒng)和窄帶系統(tǒng)以相鄰的頻率工作在同一區(qū)域時(shí)，會(huì)有ACI出現(xiàn)。產(chǎn)生ACI的原因主要是非理想的移動(dòng)臺(tái)接收濾波器性能。ACI的計(jì)算公式為:
IACI(dBm)=PT(dBm)-MCL(dB)-ACIR(dB) (1)
PT 是發(fā)射功率，MCL是最小耦合損耗，ACIR是鄰信道干擾功率比，ACLR是鄰信道泄漏功率比，ACS是鄰信道選擇性。
1.2 寬帶噪聲
寬帶噪聲指的是所有帶外發(fā)射成份，而這些成份都是由干擾系統(tǒng)所需信道之外的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的。它包括多余的寬帶發(fā)射、熱噪聲、相位噪聲和亂真發(fā)射，以及發(fā)射機(jī)互調(diào)。這些干擾機(jī)制經(jīng)常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離有用頻帶的頻段內(nèi)，稱其為寬帶。設(shè)帶外發(fā)射分量為Pout，則寬帶噪聲的計(jì)算公式為:
IACI(dBm)=PT(dBm)-MCL(dB)-Pout(dBm) (3)
1.3 互調(diào)干擾(IMD)
互調(diào)失真(IMD)是由接收機(jī)或發(fā)射機(jī)的射頻部件中的非線性產(chǎn)生的。在實(shí)際的情況中，三階IMD比較容易出現(xiàn)，GSM1800和小靈通的三階互調(diào)產(chǎn)物可能會(huì)落到WCDMA的上行鏈路帶寬內(nèi)。例如，當(dāng)GSM1800和WCDMA共站時(shí)，假設(shè)GSM1800下行鏈路工作在1815MHz和1875MHz兩個(gè)頻點(diǎn)，由于GSM1800基站中的非線性將產(chǎn)生三階互調(diào)產(chǎn)物，互調(diào)頻率為2×1875-1815=1935MHz正好落在WCDMA的上行鏈路頻率范圍內(nèi)，就有可能對(duì)WCDMA基站接收機(jī)產(chǎn)生互調(diào)干擾。這里主要考慮下行鏈路的IMD，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)的接收機(jī)線性設(shè)計(jì)比基站困難。假設(shè)產(chǎn)生下行鏈路的IMD產(chǎn)物的窄帶頻率為f1和f2，它們有相同的功率，即Pf1=Pf2，那么處于非線性單元輸入的三階互調(diào)功率為:
(dBm)=3Pi(dBm)-2·IIP3(dBm) (4)
Pi是非線性部件輸入處功率，IIP3是同一部件的三階輸入載獲點(diǎn)。從上式可以看出，IMD的大小主要與干擾基站的輸出功率的三倍成正比，并與接收機(jī)的線性有關(guān)。當(dāng)WCDMA移動(dòng)臺(tái)靠近窄帶基站時(shí)IMD很大，不過(guò)在實(shí)際的環(huán)境中，由于存在路徑損耗，IMD會(huì)隨距離的增加而迅速減小。
1.4 發(fā)射互調(diào)干擾(TxIMD)
在WCDMA系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射和接收都是同時(shí)進(jìn)行的，但是雙工濾波器的非理想特性使得部分的發(fā)射信號(hào)會(huì)泄漏到接收機(jī)中。因此，來(lái)自窄帶干擾基站的某一頻率信號(hào)和泄漏到接收機(jī)的寬帶發(fā)射信號(hào)就會(huì)在WCDMA移動(dòng)臺(tái)的低噪聲放大器中產(chǎn)生IMD產(chǎn)物。這種互調(diào)干擾就是發(fā)射互調(diào)干擾(TxIMD)。如果窄帶干擾頻率f1低于寬帶移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射頻率fTx，以至于fTxIMD=2fTxf1，那么低噪聲的輸入端的互調(diào)功率為：
PTxIMD=Pi+2·PMS，leak-2·IIP3 fTx＞f1 (5)
Pi是寬帶移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)輸入端處的窄帶干擾功率，PMS，leak是從寬帶移動(dòng)臺(tái)發(fā)射泄漏的功率。如果干擾頻率f1高于移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率fTx時(shí)，以至于fTxIMD=2f1-fTx，那么接收機(jī)輸入端的互調(diào)功率為:
PTxIMD=2Pi+PMS，leak-2·IIP3 fTx＞f1 (6)
從上式可以看出，TxIMD的強(qiáng)度與泄漏功率強(qiáng)度成正比。這是由寬帶移動(dòng)臺(tái)的雙工濾波器的隔離性能決定的。在實(shí)際的移動(dòng)通信應(yīng)用中，更普遍的情況是出現(xiàn)干擾頻率高于移動(dòng)臺(tái)發(fā)射頻率的情況。因此，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，可以通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念l率規(guī)劃來(lái)降低TxIMD的嚴(yán)重性。
1.5 交調(diào)干擾(XMD)
交調(diào)干擾(XMD)也是由接收機(jī)的三階非線性所產(chǎn)生的。如果窄帶干擾信號(hào)的頻率靠近寬帶移動(dòng)臺(tái)的接收頻率，那么當(dāng)它和寬帶移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的調(diào)幅信號(hào)混頻時(shí)，在非線性接收機(jī)單元中就會(huì)產(chǎn)生交調(diào)。接收機(jī)輸入端處的交調(diào)信號(hào)功率可被寫為:
PXMD=Pi+2·PMS，leak-2·IIP3-CXMD-LXMD(Δf) (7)
PMS，leak是寬帶移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射泄漏功率，Pi是窄帶干擾功率，CXMD是由發(fā)射信號(hào)調(diào)制指數(shù)決定的因子。由于只有一部分落入接收頻帶內(nèi)，所以還要考慮一個(gè)減少量LXMD(Δf)，它是信道間隔的函數(shù)。
1.6 下行鏈路容量
首先，我們定義第i個(gè)移動(dòng)臺(tái)所需的Eb/No值為ρi，在考慮了窄帶干擾后下行鏈路質(zhì)量表達(dá)式為:
但是要對(duì)下行鏈路的每一個(gè)用戶都確定具體位置來(lái)計(jì)算顯然不現(xiàn)實(shí)，所以假設(shè)每個(gè)小區(qū)中的用戶都相同為M個(gè)，并都使用相同的業(yè)務(wù)，那么可以得到總發(fā)射功率的平均值:
就可以得到存在窄帶干擾時(shí)的用戶數(shù)和不存在窄帶干擾時(shí)的用戶數(shù)M0:
窄帶干擾對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的
2.窄帶干擾對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響
圖1是基于各種不同的干擾原理對(duì)WCDMA下行鏈路容量影響的仿真示例，鄰頻窄帶系統(tǒng)頻率間間隔為3MHz，采用宏小區(qū)－宏小區(qū)方案，仿真主要參數(shù)如表1所示。
從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)下行鏈路容量產(chǎn)生影響的主要是：鄰信道干擾、寬帶噪聲和交調(diào)干擾。在小區(qū)用戶數(shù)相同時(shí)，為了保持連接的鏈路的質(zhì)量，干擾的增加必然會(huì)引起基站發(fā)射功率的增大；當(dāng)基站發(fā)射功率增大到最大允許發(fā)射功率時(shí)，干擾的存在使得小區(qū)再也無(wú)法容納更多的用戶數(shù)，而不得不將一些用戶從小區(qū)中除去，從而引起小區(qū)容量的減小，即干擾的增加會(huì)減少WCDMA下行鏈路的容量。
在初期的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段中，通常愿意選擇宏小區(qū)。這樣就有可能出現(xiàn)的一種情況是，干擾源為微蜂窩窄帶基站，被干擾的WCDMA小區(qū)是宏蜂窩，當(dāng)微蜂窩窄帶基站位于郊區(qū)或農(nóng)村時(shí)，周圍可能有大的視距區(qū)域，使得宏蜂窩的WCDMA移動(dòng)臺(tái)有可能以視距狀況到達(dá)干擾基站，而以非視距狀況到達(dá)自己的宏蜂窩基站，這時(shí)移動(dòng)臺(tái)與干擾基站之間的干擾功率就很大。因此，在站址規(guī)劃時(shí)，需要對(duì)基站位置的選擇慎重考慮以盡量避免這種情況的發(fā)生。
小區(qū)類型的選擇也對(duì)交調(diào)干擾產(chǎn)生影響。在微小區(qū)中交調(diào)干擾造成的干擾小于宏小區(qū)。這是由于當(dāng)小區(qū)范圍變大時(shí)，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率也要跟著增加，從交調(diào)干擾的公式可以看出，交調(diào)干擾與發(fā)射功率的平方成比例，所以造成干擾相對(duì)較大增加。因此，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法令移動(dòng)臺(tái)使用小的發(fā)射功率，來(lái)避免交調(diào)干擾。通常在新系統(tǒng)鋪開階段，WCDMA規(guī)劃工程師首先選擇宏小區(qū)，這就意味著要面臨更多的干擾問(wèn)題，需要WCDMA規(guī)劃工程師面對(duì)可能引起干擾的情況要仔細(xì)分析，并采取相應(yīng)的措施來(lái)降低干擾。
在網(wǎng)絡(luò)的初始規(guī)劃階段，運(yùn)營(yíng)商不會(huì)將自己所有的頻譜都投入運(yùn)行，一般會(huì)先投入1到2個(gè)頻率，特別是對(duì)于那些只有一個(gè)頻譜可用的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，可能會(huì)遇到最差的頻率分配方案是：該運(yùn)營(yíng)商只有5MHz用于WCDMA，而圍繞該WCDMA載頻有兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商的窄帶微小區(qū)站。由于在微小區(qū)中的干擾基站的路徑損耗相對(duì)很小，那么在干擾基站周圍的較大面積內(nèi)干擾功率都很大。為了抵抗這種大的干擾影響并為了使WCDMA基站盡量靠近干擾站，WCDMA必須把網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為部分(主要在同一街道上)是密集的微小區(qū)。當(dāng)然，如果有其它可用的載頻，可以通過(guò)增加載頻，實(shí)現(xiàn)載頻間切換更好地避免干擾。
當(dāng)連續(xù)可利用的頻譜大于5MHz時(shí)，完全避免干擾的一種頻率分配方案是如圖2所示，這也是所謂的“三明治方案”。該頻率分配方案是:把相鄰信道分配給自己的窄帶系統(tǒng)(GSM/EDGE)，以及分配給和WCDMA共站址的窄帶系統(tǒng)。當(dāng)干擾和被干擾站共站址時(shí)，遠(yuǎn)近效應(yīng)消失。然而，2G/3G共站址要求對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的原始站址適當(dāng)進(jìn)行規(guī)劃，避免WCDMA系統(tǒng)內(nèi)干擾。但是在實(shí)際的移動(dòng)通信中要實(shí)現(xiàn)完全共站是不現(xiàn)實(shí)的，只有部分是共址站，所以遠(yuǎn)近效應(yīng)在有些站仍然存在。對(duì)于這種情況，可以采用將最接近WCDMA的窄帶頻率分配給共站址基站的方法來(lái)避免干擾。
3.小結(jié)
在目前2G窄帶系統(tǒng)占據(jù)主要市場(chǎng)的情況下，對(duì)鄰頻窄帶干擾的研究對(duì)于WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本文從分析窄帶干擾的機(jī)理出發(fā)，給出了一些有關(guān)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的建議，希望能對(duì)于WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)有一定的參考價(jià)值。
來(lái)源：阿里互聯(lián)電子網(wǎng)
