1、2009年第11期,第42卷 通 信 技 術(shù) Vol.42,No.11,2009 總第215期Communications Technology No.215,TotallyCDMA系統(tǒng)間干擾分析與研究童 鑫, 王衛(wèi)星(電子科技大學(xué) 電子工程學(xué)院,四川 成都 610054【摘 要】文中通過蒙特卡洛仿真,研究了CDMA2000 1x和CDMA2000 1xEV-DO系統(tǒng)在不同頻率配置、不同組網(wǎng)方式下共存的系統(tǒng)容量損失情況。仿真結(jié)果表明,共存系統(tǒng)容量隨著兩個(gè)系統(tǒng)的頻率間隔的增加而減小,隨著組網(wǎng)方式的改變而改變,相同條件下1:1的共站組網(wǎng)方式時(shí)系統(tǒng)容量的損失最小。此外,根據(jù)仿真分析的結(jié)果,給出了減少

2、系統(tǒng)間干擾的措施。【關(guān)鍵詞】碼分多址;干擾;容量;蒙特卡洛仿真【中圖分類號(hào)】TN929.533【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1002-0802(200911-0078-03 Study of Co-existent Interference for CDMA SystemTONG Xin, WANG Wei-xing(School of Electronic Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu Sichuan 610054, China【Abstract】This paper

3、, by the Monte-Carlo simulation method, principally analyzes the network performance due to the co-existence of CDMA2000 1x and CDMA2000 1xEV-DO under the different frequencies disposions and sites distributions. The simulation result shows that the capacity loss of the co-existent systems increases

4、 while the space of the frequencies decreases. Also the capacity loss changes while the site distribution changes. The capacity loss is minimum when the site distribution is 1:1. Finally several methods for reducing the interference impact on the performance are given.【Key words】CDMA; interference;

5、capacity; Monte-Carlo Simulation0 引言隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展,我國面臨著3G 網(wǎng)絡(luò)的商用化,多個(gè)運(yùn)營商將采用不同的制式,因此有必要進(jìn)行移動(dòng)通信系統(tǒng)間的干擾共存研究。本文主要研究的是CDMA2000 1x系統(tǒng)(后面簡稱1x和CDMA2000 1xEV-DO系統(tǒng)(后面簡稱EV-DO之間的共存干擾問題。EV-DO系統(tǒng)是1x系統(tǒng)演進(jìn)而來的,在射頻參數(shù)方面,和1x具有相同的RF特性、碼片速率、功率要求1,將1x系統(tǒng)升級(jí)到EV-DO系統(tǒng),來滿足不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)需求。因此,正確選擇1x和EV-DO系統(tǒng)的頻點(diǎn),進(jìn)行站點(diǎn)配置,避免系統(tǒng)之間干擾過大影響系統(tǒng)的性能,就成了無

6、線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化工作的重中之重。本文通過對(duì)1x和EV-DO系統(tǒng)的組網(wǎng)方式、頻譜分配方式、系統(tǒng)間干擾的理論分析及蒙特卡洛仿真驗(yàn)證,得到系統(tǒng)間干擾對(duì)系統(tǒng)容量的影響,并給出了減少系統(tǒng)間干擾的措施。1 1x與EV-DO系統(tǒng)的組網(wǎng)方式EV-DO的組網(wǎng)方式非常靈活,對(duì)于只需要分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶,可以單獨(dú)組網(wǎng),以簡單網(wǎng)絡(luò)配置提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);對(duì)于同時(shí)需要語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶,可以與1x 聯(lián)合組網(wǎng),同時(shí)提供語音與高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。1.1 1x和EV-DO混合組網(wǎng)在1x和EV-DO混合覆蓋區(qū)域,有三種組網(wǎng)方式,即1:1、1:N和N:1方式2。1:1方式是指EV-DO利用該區(qū)域所有的1x站點(diǎn),每個(gè)EV-DO站點(diǎn)

7、的覆蓋范圍與1x站點(diǎn)一致;1:N方式是指EV-DO只利用部分1x站點(diǎn),EV-DO站點(diǎn)總數(shù)為1x站點(diǎn)的1/N;N:1方式是指EV-DO利用該區(qū)域所有的1x站點(diǎn),另外新增若干EV-DO專用站點(diǎn),總體上EV-DO站點(diǎn)數(shù)據(jù)量為1x站點(diǎn)的N倍。1:1方式和其他組網(wǎng)方式各有利弊,需要根據(jù)實(shí)際情況收稿日期:2008-12-18。作者簡介:童 鑫(1984-,男,碩士研究生,主要研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理目前主要從事移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾與仿真研究;王衛(wèi)星(1960-,男,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理、計(jì)算機(jī)視覺。78分析、靈活選擇。1.2 1x和EV-DO的頻段劃分對(duì)于CDMA 800M的系統(tǒng),

8、該頻段的劃分方式如下3:上行頻段(基站收、移動(dòng)臺(tái)發(fā),載頻間隔為1.23 MHz,總共從825835 MHz,分為七個(gè)頻點(diǎn);下行頻段(基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收,載頻間隔為1.23 MHz,總共從870880 MHz,分為七個(gè)頻點(diǎn)。2 干擾的理論分析2.1 遠(yuǎn)近效應(yīng)1x和EV-DO系統(tǒng)聯(lián)合組網(wǎng)時(shí),假設(shè)兩系統(tǒng)工作在同頻段不同載頻,由于FDD收發(fā)采用不同的頻率,頻率間隔較遠(yuǎn),不會(huì)有基站發(fā)射對(duì)基站接收或終端發(fā)射對(duì)終端接收的干擾。CDMA系統(tǒng)聯(lián)合組網(wǎng)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的是由于遠(yuǎn)近效應(yīng)引起的系統(tǒng)間的干擾1。即當(dāng)EV-DO的終端移動(dòng)到1x基站附近時(shí),如果EV-DO終端不能切換到1x系統(tǒng),EV-DO終端為了與遠(yuǎn)端的EV-D

9、O基站保持聯(lián)系,需要較大的反向發(fā)射功率,這就可能對(duì)鄰近的1x基站的反向鏈路形成干擾,同樣1x基站也可能對(duì)EV-DO終端的前向鏈路形成干擾,如圖1所示。反之,當(dāng)1X終端移動(dòng)到EV-DO基站附近時(shí),若EV-DO單獨(dú)組網(wǎng),也可能造成兩個(gè)系統(tǒng)之間的干擾。這就是“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。圖1 1x和EV-DO系統(tǒng)間遠(yuǎn)近效應(yīng)示意2.2 干擾的計(jì)算方法不同頻率系統(tǒng)間的共存干擾,是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的非完美特性造成的4。圖2是干擾鏈路原理圖,干擾源的發(fā)射信號(hào)從天線口被放大發(fā)射出來后,經(jīng)過了路徑損耗,最后進(jìn)入被干擾接收機(jī)。如果路徑損耗的衰減不夠的話,進(jìn)入被干擾系統(tǒng)接收機(jī)的干擾信號(hào)強(qiáng)度夠大,將會(huì)使接收機(jī)信噪比 圖2 1x和E

10、V-DO干擾鏈路原理工作于相鄰頻率的系統(tǒng)間干擾的產(chǎn)生是由兩個(gè)部分原因共同導(dǎo)致的,分別是干擾系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和被干擾系統(tǒng)的接收機(jī)濾波特性的不完善,即:干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的ACLR(鄰信道泄露功率比;被干擾系統(tǒng)接收機(jī)ACS(鄰道選擇性。這兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果可以用ACIR(鄰信道干擾功率比來衡量5,111=+ACIR ACLR ACS。其中,ACLR是指鄰道發(fā)射信號(hào)落入到被干擾接收機(jī)通帶內(nèi)的能力,定義為發(fā)射功率與相鄰信道上測得的功率之比;ACS是指在相鄰信道信號(hào)存在的情況下,接收機(jī)在其指定信道頻率上接收有用信號(hào)的能力,定義為接收機(jī)濾波器在制定頻率上的衰減與在相鄰信道頻率上的衰減的比值。3 干擾的仿真3.

11、1 仿真方法在本文中采用的是蒙特卡洛靜態(tài)系統(tǒng)仿真方法6。該方法是一種對(duì)多個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)快照(snapshot進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能仿真的方法。在每個(gè)snapshot中,用戶的位置被靜態(tài)的隨機(jī)確定,且用戶個(gè)數(shù)、每個(gè)用戶的位置和速度獨(dú)立于上一次的snapshot。在1x和EV-DO聯(lián)合組網(wǎng)的時(shí)候,兩個(gè)系統(tǒng)之間的干擾會(huì)根據(jù)系統(tǒng)不同的組網(wǎng)方式、采用的不同頻點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生不同的影響。仿真中根據(jù)實(shí)際環(huán)境設(shè)置仿真參數(shù),并設(shè)置由于系統(tǒng)性能引起的系統(tǒng)間干擾參數(shù),通過蒙特卡洛仿真方法,當(dāng)1x和EV-DO在同一個(gè)環(huán)境下聯(lián)合組網(wǎng)時(shí),對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真,在蒙特卡洛仿真階段實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)間干擾功率值的計(jì)算,并應(yīng)用在前、反向鏈路

12、接入算法中,分別得到1x和EV-DO在有干擾和沒有干擾情況下的網(wǎng)絡(luò)性能,并對(duì)比仿真結(jié)果。1x和EV-DO聯(lián)合組網(wǎng)仿真原理示意圖如圖3 1x和EV-DO聯(lián)合組網(wǎng)仿真原理1x和EV-DO 共站建設(shè)1x基站單獨(dú)布站EV-DO終端遠(yuǎn)離EV-DO79在上頁圖3的仿真實(shí)驗(yàn)中,采用了如下的評(píng)估準(zhǔn)則7:1x和EV-DO系統(tǒng)上行均采用基站6dB的噪聲升高門限準(zhǔn)則作為反向接入成功與否的判斷標(biāo)志;1x和EV-DO系統(tǒng)下行在前后兩次迭代中基站發(fā)射功率的變化程度小于1%做為1x和EV-DO系統(tǒng)處于收斂狀態(tài)的判斷標(biāo)志。3.2 仿真結(jié)果分析當(dāng)1x和EV-DO均采用19個(gè)站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),組成1:1的組網(wǎng)方式,所采用的頻點(diǎn)分別為

13、鄰頻(頻點(diǎn)間隔為1.23 MHz和隔頻(頻點(diǎn)間隔為2.46 MHz進(jìn)行了仿真,得到如表1所示的仿真結(jié)果。表1 1:1組網(wǎng)時(shí)1x和EV-DO在鄰頻和隔頻時(shí)的容量損失統(tǒng)計(jì)類別鄰頻損失(% 隔頻損失(%1X接入用戶損失DO接入用戶損失DO上行吞吐量損失DO下行吞吐量損失0.950.610.860.610.320.110.310.11當(dāng)1x采用19個(gè)站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), EV-DO采用7個(gè)站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),組成1:N的組網(wǎng)方式,所采用的頻點(diǎn)分別為鄰頻(頻點(diǎn)間隔為1.23 MHz和隔頻(頻點(diǎn)間隔為2.46 MHz,進(jìn)行了仿真,得到如表2所示的仿真結(jié)果。表2 1:N組網(wǎng)時(shí)1x和EV-DO在鄰頻和隔頻時(shí)的容量損失統(tǒng)計(jì)

14、類別鄰頻損失(% 隔頻損失(%1X接入用戶損失DO接入用戶損失DO上行吞吐量損失DO下行吞吐量損失14.212.386.0810.450.530.271.071.45實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明1x和EV-DO系統(tǒng)在共存時(shí),系統(tǒng)間干擾對(duì)性能有很大影響。主要表現(xiàn)在:如果1x和EV-DO的組網(wǎng)方式確定(1:1或者1:N,鄰頻時(shí)系統(tǒng)容量的損失比隔頻時(shí)要大;如果1x和EV-DO采用1:N組網(wǎng)時(shí),系統(tǒng)容量的損失比采用1:1組網(wǎng)時(shí)要大。因此,對(duì)于實(shí)際的CDMA網(wǎng)絡(luò)而言,當(dāng)1x和EV-DO 系統(tǒng)在相鄰頻段共存時(shí),兩個(gè)系統(tǒng)的容量均隨著頻率間隔的增加而減少,這是由于鄰道干擾功率比ACIR隨載波間隔增加而增加的結(jié)果8。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)

15、在同一個(gè)地理區(qū)域共存時(shí),不同的組網(wǎng)方式對(duì)系統(tǒng)容量影響很大。1:1的共站組網(wǎng)方式(即1x和EV-DO完全共站組網(wǎng)的容量損失最小?？傮w上,系統(tǒng)間干擾解決方案主要可以通過提高發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的濾波性能和增加1x和EV-DO系統(tǒng)之間的保護(hù)頻帶來實(shí)現(xiàn)。提高濾波器的濾波性能可以盡量減少鄰道干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響;增加保護(hù)頻帶同樣可以降低干擾。1x和EV-DO的頻點(diǎn)間隔應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)。4 結(jié)語本文采用了系統(tǒng)級(jí)仿真的方法對(duì)CDMA通信系統(tǒng)在同一個(gè)地理區(qū)域,針對(duì)不同的頻點(diǎn)分配、不同的組網(wǎng)方式進(jìn)行了研究。通過理論分析和仿真,結(jié)果表明,當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)在同一個(gè)地理區(qū)域共存時(shí),系統(tǒng)的容量是隨著兩個(gè)系統(tǒng)的組網(wǎng)方式的不同而變化的。相

16、同環(huán)境下,1:1的共站組網(wǎng)方式對(duì)系統(tǒng)容量的損失最小,而共站組網(wǎng)方式對(duì)系統(tǒng)容量的損失比不共站組網(wǎng)方式對(duì)系統(tǒng)容量的損失要小。同樣,相同環(huán)境下,兩個(gè)系統(tǒng)之間的頻率間隔越小,對(duì)系統(tǒng)容量的損失就會(huì)越大,反之,兩個(gè)系統(tǒng)之間的頻率間隔越大,對(duì)系統(tǒng)容量的損失就越小。因此,在實(shí)際工程中,要合理規(guī)劃1x和EV-DO所使用的頻點(diǎn),并根據(jù)客戶的需求,合理規(guī)劃站點(diǎn)分布,盡量減小CDMA系統(tǒng)之間的干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響,提高頻譜利用效率。參考文獻(xiàn)1 廣州杰賽通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院.cdma2000 1xEV-DO規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:人民郵電出版社,2006.2 馬躍,謝衛(wèi)浩,蔣明剛.CDMA2000 1x EV-DO無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的特點(diǎn)和建議J.移動(dòng)通信,2006(09:66-693 中興通訊編寫組.CDMA規(guī)劃與優(yōu)化M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.4 3GPP2.C.S0033-A v2.0.Recommended Minimum PerformanceStandards for cdma2000 High Rate Packed Data AccessTerminalS.美國:美國國家標(biāo)準(zhǔn)