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WCDMA与cdma2000相邻频段共存性研究

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作者：苏洁; 匡晓烜; 李国庆
采用系统级仿真的方法对WCDMA与cdma2000宏蜂窝移动通信系统在同一地理区域、相邻频段共存的方案进行了研究 。
对系统间干扰分析方法、仿真系统设计及仿真结果进行了讨论，并给出了两系统共存时的干扰预防措施 。
1、引言
当前，第三代移动通信系统3G已逐步走向商用化阶段 。国际电联ITU为WCDMA，cdma2000和TD-SCDMA三大标准划分了2GHz四周的核心频段，这将导致未来3G移动通信系统实现商用后，在同一片地理区域出现不同移动通信体制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 。
3GPP标准化组织充分考虑了3G系统间相互干扰的影响，制订了规范的系统间干扰仿真方法与评估准则 。本文主要针对未来3G商用的实际需求，参照3GPPTR25.942协议，设计一个系统级仿真评估方案，并对WCDMA系统与cdma2000系统在相邻频段共存时的干扰进行蒙特卡罗（MonteCarlo）仿真研究，从而得到有效可信的评估结果 。
本文研究的主要目的是探讨当前主流3G通信网络在同一地理区域、相邻频段共存时可能存在的问题，并给出相应的干扰预防措施 。
2、问题描述
1920～1980MHz和2110～2170MHz为分配给3G移动通信系统的对称频段，分别被WCDMA/cdma2000的上行和下行频段占用 。这将导致在未来3G移动通信系统商用的过程中，WCDMA与cdma2000两种体制的移动通信网络工作在相邻频段，从而可能产生系统间干扰 。两个系统间的干扰频谱分配如图1所示 。
图1; WCDMA与cdma2000干扰频谱分配
由于高频器件的非线性特征，当两系统在同一地理区域、相邻频段共存时，系统间干扰可能导致两系统容量衰减 。这些干扰主要来自干扰系统对受害系统的异实体干扰，即相邻系统基站与终端间的干扰 。
3、系统模型
在本文所研究的系统中，WCDMA与cdma2000网络拓扑均采用如图2所示的宏蜂窝系统 。每个系统如图所示有16个宏基站，每个宏基站均为三扇区结构，采用120度定向天线，扇区半径为577m，小区半径为1000m 。
同时，在系统模型中采用“卷扰”技术，图2中的灰色区域为“镜象”区域以防止仿真中出现干扰“边缘效应” 。
图2; WCDMA与cdma2000宏蜂窝网络拓扑
在系统模型中，双系统基站与终端间的链路损耗计算采用如下传播模型：L=max（128.1 37.6Log（R） Log（F），MCL） 。
公式中，R是天线和终端间的距离，F表示10dB阴影衰落标准方差，MCL（最小连接损耗）被定义为系统中终端与基站之间的最小路径损耗 。
同时，系统模型中多扇区基站信号发送与接收的方向性增益计算基于3GPPTR25.996协议 。
4、仿真算法
以下参照3GPPTR25.942协议，对WCDMA与cdma2000宏蜂窝在相邻频段共存的场景进行仿真研究 。
为了评价双系统共存带来的影响，仿真将分别分析受害系统的单系统容量（Nsingle）与双系统共存时的容量（Nmulti） 。这样系统间干扰带来的影响可以通过容量损失来表示，其计算公式为：1-Nmulti/Nsingle 。
在仿真中，外循环将计算满足某一服务质量（QoS）要求的系统容量 。即首先设定一定数量的终端，在仿真结束时计算出该系统平均的QoS 。若未达到QoS要求，则通过调整终端用户数量使仿真计算得到的QoS达到设定值 。
在下行链路仿真中，QoS要求设定为5%呼损率；在上行链路仿真时，QoS要求设定为6dB噪声提升 。
内循环执行蒙特卡洛（MonteCarlo）仿真，并通过计算数次快照的平均值得出可信的结果，其输出结果为平均QoS值（如呼损、噪声提升） 。在每次快照开始时，终端被随机分布在覆盖区域 。然后，计算每个终端和基站间的路径损耗，得到链路增益并存入增益矩阵中 。根据链路增益结果确定和终端连接的一个或若干个基站，来决定WCDMA/cdma2000的激活集 。在闭环功率控制完成后得到统计数据，并根据统计数据将没有达到要求的终端设定为呼损 。

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