2002年10月我國對3G系統(tǒng)頻率使用進(jìn)行了規(guī)劃，如圖1所示，其中SCDMA系統(tǒng)的工作頻段為1785MHz～1805MHz，GSM1800系統(tǒng)的主要工作頻段為1805MHz～1850MHz。根據(jù)此規(guī)劃方案，SCDMA系統(tǒng)和GSM1800系統(tǒng)可能在多個(gè)頻點(diǎn)處鄰頻共存。由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)濾波器的不完善性，共存的兩個(gè)系統(tǒng)會產(chǎn)生相互干擾，造成鏈路質(zhì)量下降和系統(tǒng)容量降低。
2、研究內(nèi)容
SCDMA和GSM1800系統(tǒng)共存時(shí)，可能存在的干擾情況為GSM1800下行鏈路和SCDMA上/下行鏈路之間的干擾。同時(shí)考慮到實(shí)際系統(tǒng)采用全向和三扇區(qū)定向天線結(jié)構(gòu)，這里對以下場景進(jìn)行研究：
全向結(jié)構(gòu)宏小區(qū)：GSM1800基站對SCDMA基站的干擾；
全向結(jié)構(gòu)宏小區(qū)：SCDMA基站對GSM1800
移動(dòng)臺的干擾；
三扇區(qū)結(jié)構(gòu)宏小區(qū)：GSM1800基站對SCDMA基站的干擾；
三扇區(qū)結(jié)構(gòu)宏小區(qū)：SCDMA基站對GSM1800
移動(dòng)臺的干擾。
3、頻率干擾原理
干擾產(chǎn)生的原因是多種多樣的。原有的專用無線電系統(tǒng)占用現(xiàn)有頻率資源、網(wǎng)絡(luò)配置不同、發(fā)信機(jī)自身設(shè)置問題、小區(qū)重疊、環(huán)境、電磁兼容（
EMI）以及有意干擾，都是
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)
射頻干擾產(chǎn)生的原因。而
移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、帶外干擾、互調(diào)干擾和阻塞干擾。
工作于不同頻率的系統(tǒng)間的共存干擾，主要是由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的性能不完善產(chǎn)生的。在發(fā)射機(jī)方面，如果頻率穩(wěn)度太差或調(diào)制度過大，都會使發(fā)射頻譜過寬，對他臺造成鄰頻干擾。若不嚴(yán)格控制影響發(fā)射機(jī)帶寬的因素，很容易產(chǎn)生不必要的帶外輻射。在接收機(jī)方面，當(dāng)中頻濾波器選擇性不良時(shí)，便容易形成干擾或使干擾變得嚴(yán)重。在接收機(jī)射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號，經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)會造成鄰頻干擾；弱有用信號和強(qiáng)干擾信號可使接收機(jī)出現(xiàn)阻塞干擾，使接收機(jī)信噪比下降，靈敏度降低。
共存系統(tǒng)的干擾可以用鄰道干擾比ACIR來衡量：
（1） 其中，鄰道泄漏比ACLR是指鄰道發(fā)射信號落入到接收機(jī)通帶內(nèi)的能力，定義為發(fā)射功率與相鄰信道上的測得功率之比。鄰道選擇性ACS是指在相鄰信道信號存在的情況下，接收機(jī)在其指定信道頻率上接收有用信號的能力，定義為接收機(jī)濾波器在指定信道頻率上的衰減與在相鄰信道頻率上的衰減的比值。由此可見，提高鄰頻共存系統(tǒng)的系統(tǒng)性能，抑制共存干擾，需要從改善射頻發(fā)射機(jī)的發(fā)射性能和射頻接收機(jī)的接收性能兩個(gè)方面考慮，降低干擾系統(tǒng)的鄰道泄漏功率和提高接收機(jī)對鄰道干擾的抑制能力。
4、干擾分析
4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)
（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
◆非扇區(qū)化天線，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示：SCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇楹攴涓C，采用Wrap Round技術(shù)，考慮小區(qū)周圍兩層共19個(gè)小區(qū)的干擾，小區(qū)半徑為577m，兩個(gè)系統(tǒng)的距離分別為0、1/2R、R三種情況，SCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)均采用4/12頻率復(fù)用方式。
圖2 非扇區(qū)化天線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
圖3 扇區(qū)化天線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 ◆扇區(qū)化天線，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示：SCDMA系統(tǒng)和GSM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇楹攴涓C，每個(gè)小區(qū)采用3扇區(qū)，扇區(qū)半徑為577m，小區(qū)半徑為1000m。計(jì)算一個(gè)扇區(qū)用戶鏈路的干擾時(shí)，需要考慮至少23個(gè)扇區(qū)的影響。為了用有限的蜂窩結(jié)構(gòu)覆蓋全平面，消除邊界效應(yīng)，采用了Wrap Around技術(shù)，使用4/12頻率復(fù)用方式。
（2）頻率復(fù)用
系統(tǒng)使用的是4/12頻率復(fù)用方式，將48個(gè)扇區(qū)分成4個(gè)平行四邊形的簇，每個(gè)簇含有12個(gè)扇區(qū)，這12個(gè)扇區(qū)使用不同的頻點(diǎn)，不同簇中位于平行四邊形相同位置的扇區(qū)為同頻扇區(qū)。圖4是頻率復(fù)用的示意圖：
圖4 頻率復(fù)用示意圖 （3）SCDMA仿真參數(shù)
SCDMA的仿真參數(shù)如表1所示。
表1 SCDMA仿真參數(shù)
（4）GSM1800仿真參數(shù)
GSM1800的仿真參數(shù)如表2所示。
表2 GSM1800仿真參數(shù)
點(diǎn)擊放大圖片 4.2 干擾的計(jì)算方法
（1）接收信號功率的計(jì)算
對某一用戶而言，其接收到的有用信號和干擾信號的計(jì)算方法均使用如下的公式：
（2） 其中，Rx是接收信號功率，Tx是發(fā)送信號功率，pathloss是路徑損耗，G_Tx是發(fā)送天線增益，G_Rx是接收天線增益，MCL是最小耦合損耗。
（2）信噪比的計(jì)算
◆上行
對某一用戶信號而言，其它用戶的信號之和為對該用戶的干擾。上行信噪比計(jì)算公式為：
SIRUL=
（3）
其中，S是接收到的信號，Gp是處理增益，IOWN是來自同一基站下的所有其它用戶的干擾，IOTHER是來自其它小區(qū)的干擾（在多運(yùn)營商情況下，IOTHER也包括來自鄰近運(yùn)營商降低ACIR的干擾），No是熱噪聲，b是由于使用多用戶檢測（MUD）技術(shù)等引起的干擾降低因子。如果MUD不包括在仿真中，則β=0；否則，0＜β＜1。
◆下行
下行信噪比計(jì)算公式為：
SIRDL=
（4）
其中，S是接收到的信號，Gp是處理增益，IOWN是來自同一基站下的所有其它用戶的干擾，IOTHER是來自其它小區(qū)的干擾（在多運(yùn)營商情況下，IOTHER也包括來自鄰近運(yùn)營商降低ACIR的干擾），No是熱噪聲，α是正交因子。正交因子α考慮了由于多徑傳播而引起的下行不能完全正交的情況，交因子為0對應(yīng)于小區(qū)內(nèi)用戶完全正交的情況，正交因子為1表示小區(qū)內(nèi)干擾與小區(qū)間干擾具有相同的影響。
4.3 傳播模型
宏小區(qū)通常采用典型的六邊形小區(qū)模型。
（1）UE-BS之間
宏小區(qū)采用UMTS 30.03中車載環(huán)境模型。R是間隔距離（km），基站天線高度Dhb=15m。載波頻率f=1805MHz，1850MHz。對數(shù)正態(tài)陰影衰落10dB。
Pathloss=40*（1-4×10-3*Dhb）lg（R）-18lg（Dhb）+21*lg（f）+80+LogF （5）
（2）BS-BS之間
雙折線模型。其中，天線高度30m，建筑物平均高度24m，第一菲涅爾半徑為921.6m。距離R小于第一菲涅爾半徑時(shí)，使用自由空間模型：
Pathloss=38.11+20*log10（R）
超過第一菲涅爾半徑后，斜率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮嬖?0dB的對數(shù)正態(tài)陰影衰落：
Pathloss=38.11+40*log10（R）-20*log10（921.6）+10
（3）UE-UE之間
距離小于50m，采用自由空間損耗模型，不存在陰影衰落：
Pathloss=38.11+20*log10（R）
距離大于50m，采用Xia.h公式（適用于所有天線高度），其中，△hm=10.5m，x=15m，d=80m，△hb=-10.5m，對數(shù)正態(tài)陰影衰落12dB。
Pathloss=55.78+40*log10（R）+12
4.4 功率控制過程
SCDMA和GSM系統(tǒng)均需要考慮慢速功率控制余量，功率控制以增加了余量的信噪比為目標(biāo)，上行鏈路的功率控制目標(biāo)為Eb/No=（8+3）dB，下行鏈路的功率控制目標(biāo)為Eb/No=（8+7）dB。如果功率控制使用戶的發(fā)射功率達(dá)到最大值，此時(shí)的信噪比如果沒有達(dá)到增加了余量的信噪比，但超過了目標(biāo)值，則認(rèn)為該用戶是滿意用戶；如果信噪比低于目標(biāo)值，則認(rèn)為是不滿意用戶。
以SCDMA系統(tǒng)上行功率控制為例。對某一用戶來說，首先計(jì)算該用戶的發(fā)射功率P和基站端接收用戶的SIR，判斷功率控制的條件為：
P＜Pmax且SIR＜11dB，功率控制增加終端發(fā)射功率；
P＜Pmax且SIR＞=11dB，功率控制完成，該用戶為滿意用戶；
P=Pmax且SIR＞8dB，功率控制完成，該用戶為滿意用戶；
P=Pmax且SIR＜8dB，功率控制完成，該用戶為不滿意用戶。
其中，Pmax為終端最大發(fā)射功率。
4.5 系統(tǒng)容量準(zhǔn)則
SCDMA和GSM系統(tǒng)上、下行均采用5%中斷概率準(zhǔn)則，即有5%的用戶不能達(dá)到目標(biāo)信噪比。
5、研究結(jié)果
5.1 GSM DL→SCDMA UL
（1）非扇區(qū)化天線
圖5 GSM DL→SCDMA UL時(shí)，SCDMA UL相對容量和ACIR的關(guān)系 從圖5中GSM基站干擾SCDMA基站的仿真結(jié)果（小區(qū)半徑R=577m，分基站間距D=0，R/2，R三種情況），可以得到如下結(jié)論：
◆ACIR增大，GSM BS對SCDMA BS的干擾減小，相應(yīng)的SCDMA上行容量損失減小。
◆當(dāng)R=577m時(shí)，SCDMA上行容量損失隨著兩系統(tǒng)基站之間偏移距離的增大而減小。
D=0時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為47dB；
D=R/2時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為32dB；
D=R時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為29dB。
（2）扇區(qū)化天線
從圖6中GSM基站干擾SCDMA基站的仿真結(jié)果（扇區(qū)半徑R=577m，小區(qū)半徑1000m，分基站間距D=0、0.866R、1.732R三種情況），可以得到如下結(jié)論：
◆ACIR增大，GSM BS對SCDMA BS的干擾減小，相應(yīng)的SCDMA上行容量損失減小。
◆當(dāng)R=577m時(shí)，SCDMA上行容量損失隨著兩系統(tǒng)基站之間偏移距離的增大而減小。
D=0時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為63dB；
D=0.866R時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為42dB；
D=1.732R時(shí)，要保證SCDMA上行容量損失小于5%，所需的ACIR為35dB。
圖6 GSM DL→SCDMA UL時(shí)，SCDMA UL相對容量和ACIR的關(guān)系 5.2 SCDMA DL—＞GSM DL
仿真表明，R=577 m時(shí)，GSM系統(tǒng)在各種基站偏移（R，R/2，0）情況下，下行均沒有容量損失，兩系統(tǒng)可以共存。
6、結(jié)論和建議
典型情況小區(qū)半徑等于577m的條件下，GSM基站發(fā)射會對鄰頻段的SCDMA基站接收產(chǎn)生較大干擾，若不采取措施會造成SCDMA系統(tǒng)容量的較大損失。干擾最為嚴(yán)重的情況為GSM基站與SCDMA的基站共站的情況，采用全向天線時(shí)所需的ACIR為47dB，采用三扇區(qū)天線時(shí)所需的ACIR為63dB。現(xiàn)在設(shè)備指標(biāo)無法達(dá)到足夠的ACIR，需要采取額外的保護(hù)措施才能使SCDMA系統(tǒng)容量損失在5%以內(nèi)。為了解決GSM與SCDMA系統(tǒng)共存的問題，建議綜合使用頻譜隔離（保護(hù)帶寬）、站點(diǎn)隔離、天線隔離、外置濾波器等綜合措施，在現(xiàn)場加以解決。
保護(hù)帶解決方案就是通過頻率規(guī)劃，使得干擾系統(tǒng)的發(fā)射頻段和被干擾系統(tǒng)的接收頻段在頻域上得到一定的隔離。隨著隔離的增大，干擾系統(tǒng)發(fā)射機(jī)信號落入被干擾接收機(jī)接受帶寬內(nèi)的分量減小，且接收機(jī)接受濾波器對干擾系統(tǒng)發(fā)射信號的衰落加大，從而使系統(tǒng)間干擾減小。同時(shí)，在考慮使用附加濾波器來限制干擾信號時(shí)，由于理想線性的濾波器難以實(shí)現(xiàn)，因此，也需要留有一定的保護(hù)帶為濾波器提供過渡帶。
濾波器解決方案，即在原有設(shè)備的無線收發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過附加濾波器來進(jìn)一步提高發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的濾波特性，以達(dá)到系統(tǒng)間共存所需的隔離度。由于濾波器過渡帶有一定帶寬，因此采用濾波器的方法必須和頻率保護(hù)帶相結(jié)合。
基站間距方法對解決干擾是有利的，可以通過基站間的空間隔離以減少系統(tǒng)間干擾。
天線安裝包括天線傾角、方位角、垂直和水平隔離等，提高天線間的耦合損失，可以降低干擾。SCDMA系統(tǒng)采用
智能天線。
智能天線特有的零陷技術(shù)可以帶來10dB的額外隔離。對于三扇區(qū)基站，可以調(diào)整天線方向和位置，使得SCDMA天線在
CDMA2000系統(tǒng)天線前面、平面
智能天線陣前后隔離超過20dB，由此可以帶來額外的隔離。
通過綜合采取以上幾種措施，可以實(shí)現(xiàn)SCDMA網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)的共存和共址。
