WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中鄰頻窄帶干擾的研究

摘要:從分析鄰頻窄帶干擾的原理入手，對有關(guān)WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提出了一些建議。

關(guān)鍵詞:WCDMA  網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃  鄰頻窄帶干擾
0．  前言
在WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，由于2G窄帶系統(tǒng)的普遍存在，會出現(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。這時在對WCDMA進行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，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，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。這就需要在進行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時采取相應(yīng)的措施來降低干擾，保持系統(tǒng)的性能。一般采取的措施有:采用2G/3G共址站；引入保護頻帶增加載波間隔；小心規(guī)劃站址和功率等來對抗干擾。在實際的情況中，由于移動臺受到體積大小和功率消耗的限制，其接收機的線性、鄰信道濾波和雙工器的隔離度都較差，低于基站的接收機性能，所以下行鏈路干擾問題比上行鏈路嚴重。

1．  鄰頻窄道干擾分析鄰
頻窄帶干擾分析
對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，會有ACI出現(xiàn)。產(chǎn)生ACI的原因主要是非理想的移動臺接收濾波器性能。ACI的計算公式為:
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)射機互調(diào)。這些干擾機制經(jīng)常出現(xiàn)在遠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)是由接收機或發(fā)射機的射頻部件中的非線性產(chǎn)生的。在實際的情況中，三階IMD比較容易出現(xiàn)，GSM1800和小靈通的三階互調(diào)產(chǎn)物可能會落到WCDMA的上行鏈路帶寬內(nèi)。例如，當(dāng)GSM1800和WCDMA共站時，假設(shè)GSM1800下行鏈路工作在1815MHz和1875MHz兩個頻點，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WCDMA基站接收機產(chǎn)生互調(diào)干擾。這里主要考慮下行鏈路的IMD，因為移動臺的接收機線性設(shè)計比基站困難。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。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，并與接收機的線性有關(guān)。當(dāng)WCDMA移動臺靠近窄帶基站時IMD很大，不過在實際的環(huán)境中，由于存在路徑損耗，IMD會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，移動臺的發(fā)射和接收都是同時進行的，但是雙工濾波器的非理想特性使得部分的發(fā)射信號會泄漏到接收機中。因此，來自窄帶干擾基站的某一頻率信號和泄漏到接收機的寬帶發(fā)射信號就會在WCDMA移動臺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低于寬帶移動臺的發(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是寬帶移動臺接收機輸入端處的窄帶干擾功率，PMS，leak是從寬帶移動臺發(fā)射泄漏的功率。如果干擾頻率f1高于移動臺發(fā)射功率fTx時，以至于fTxIMD=2f1-fTx，那么接收機輸入端的互調(diào)功率為:
PTxIMD=2Pi+PMS，leak-2·IIP3               fTx＞f1                 (6)
從上式可以看出，TxIMD的強度與泄漏功率強度成正比。這是由寬帶移動臺的雙工濾波器的隔離性能決定的。在實際的移動通信應(yīng)用中，更普遍的情況是出現(xiàn)干擾頻率高于移動臺發(fā)射頻率的情況。因此，在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，可以通過進行適當(dāng)?shù)念l率規(guī)劃來降低TxIMD的嚴重性。

1.5 交調(diào)干擾(XMD)
交調(diào)干擾(XMD)也是由接收機的三階非線性所產(chǎn)生的。如果窄帶干擾信號的頻率靠近寬帶移動臺的接收頻率，那么當(dāng)它和寬帶移動臺發(fā)射的調(diào)幅信號混頻時，在非線性接收機單元中就會產(chǎn)生交調(diào)。接收機輸入端處的交調(diào)信號功率可被寫為:
PXMD=Pi+2·PMS，leak-2·IIP3-CXMD-LXMD(Δf)          (7)
PMS，leak是寬帶移動臺的發(fā)射泄漏功率，Pi是窄帶干擾功率，CXMD是由發(fā)射信號調(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個移動臺所需的Eb/No值為ρi，在考慮了窄帶干擾后下行鏈路質(zhì)量表達式為:

但是要對下行鏈路的每一個用戶都確定具體位置來計算顯然不現(xiàn)實，所以假設(shè)每個小區(qū)中的用戶都相同為M個，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的用戶數(shù)和不存在窄帶干擾時的用戶數(shù)M0:

窄帶干擾對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的

2.窄帶干擾對無線網(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，為了保持連接的鏈路的質(zhì)量，干擾的增加必然會引起基站發(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，干擾的存在使得小區(qū)再也無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，即干擾的增加會減少WCDMA下行鏈路的容量。

在初期的無線網(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，周圍可能有大的視距區(qū)域，使得宏蜂窩的WCDMA移動臺有可能以視距狀況到達干擾基站，而以非視距狀況到達自己的宏蜂窩基站，這時移動臺與干擾基站之間的干擾功率就很大。因此，在站址規(guī)劃時，需要對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，移動臺的發(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，所以造成干擾相對較大增加。因此，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，應(yīng)盡量設(shè)法令移動臺使用小的發(fā)射功率，來避免交調(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題，需要WCDMA規(guī)劃工程師面對可能引起干擾的情況要仔細分析，并采取相應(yīng)的措施來降低干擾。
在網(wǎng)絡(luò)的初始規(guī)劃階段，運營商不會將自己所有的頻譜都投入運行，一般會先投入1到2個頻率，特別是對于那些只有一個頻譜可用的運營商來說，可能會遇到最差的頻率分配方案是：該運營商只有5MHz用于WCDMA，而圍繞該WCDMA載頻有兩個運營商的窄帶微小區(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，可以通過增加載頻，實現(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，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，遠近效應(yīng)消失。然而，2G/3G共站址要求對現(xiàn)有系統(tǒng)的原始站址適當(dāng)進行規(guī)劃，避免WCDMA系統(tǒng)內(nèi)干擾。但是在實際的移動通信中要實現(xiàn)完全共站是不現(xiàn)實的，只有部分是共址站，所以遠近效應(yīng)在有些站仍然存在。對于這種情況，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避免干擾。

3.小結(jié)
在目前2G窄帶系統(tǒng)占據(jù)主要市場的情況下，對鄰頻窄帶干擾的研究對于WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。本文從分析窄帶干擾的機理出發(fā)，給出了一些有關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的建議，希望能對于WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時有一定的參考價值。


   來源：阿里互聯(lián)電子網(wǎng)