浅谈WCDMA 系统与不同系统间干扰

曹型兵，杨高进

(重庆邮电大学通信应用研究所，重庆 400065)

0 引言

任何网络制式下都存在着影响通信系统正常工作的信号，不是通信系统正常通信所需要的信号都成为干扰信号，通常将一些在接收带内但并不影响系统正常工作的非系统内部信号也称为干扰信号。在无线通信网络中，各种网络制式的不同决定了工作频段的不同，不同的工作频段势必会对其他频段造成干扰，因此WCDMA 系统必然会与多种无线通信系统共存于一个复杂的环境。不同系统间的信号必然会引入同频干扰、邻频干扰、互调干扰，无线通信系统中还存在电波传播的多径效应而形成的干扰以及部分无线射频设备也会对通信信号产生影响。这些干扰信号必定会降低网络覆盖区域的通信指标。

1 干扰概述

WCDMA 系统受到的干扰可以分为两种，一种是来自系统自身的干扰，另一种是来自系统外的干扰，外部干扰对WCDMA 系统产生的影响比内部干扰更加严重。这是由于WCDMA 系统的特性造成的，WCDMA 系统是一个自干扰系统，系统决定了若干小区的基站要工作在同一频率上。因此这些小区覆盖范围内的移动台也工作在同一频率上。同一小区中的不同用户间和周围小区的用户对本小区内用户所造成的自干扰是限制WCDMA 系统容量和影响系统性能的主要因素。

1.1 系统内部干扰

WCDMA 系统内部干扰分为前向链路干扰和反向链路干扰两种［1］。前向链路干扰又分为两种:第一种干扰是来自自身小区的干扰，是指基站下行业务信道发射的干扰功率，即发送到移动台的业务信道的所有的功率总和。第二种干扰是来自相邻小区的干扰，主要是由于其他小区基站在下行链路上发射干扰功率。简言之就是本小区基站或邻近小区基站在下行链路的发射功率干扰。

反向链路干扰也分为两种:一种干扰是来自本小区内移动台的干扰;第二种干扰是相邻小区内移动台发射的功率干扰。

1.2 系统外部干扰

系统外部形成的干扰比WCDMA 系统内部干扰的影响更大。外部干扰产生的原因多样，比较复杂，有的很容易查出，但有的却不容易被发现。当干扰情况非常严重的时候，小区内的移动台不能发起呼叫、入网等。即使能够通话，通话质量也会非常的差。若在接收频带内有干扰，对接收器的灵敏度和噪声系数也会有很大的影响，异常干扰包括:

(1)上行干扰:当其他系统的干扰信号在本小区内时，小区内的UE的发射功率升高，导致NodeB 接收到的RTWP升高，会造成对邻近小区的干扰。由于RTWP 抬高，会导致UE 上行链路质量恶化发生掉话。

(2)下行干扰:其他系统的干扰信号存在，导致UE的背景噪声升高，而SIR 降低，BLER 变大。功率控制则会不断提高NodeB 发射功率，导致通信质量恶化。如果下行功率达到系统所能允许的最大时则会发生掉话。

2 干扰分类和隔离度

干扰的种类大致可以分为杂散干扰、互调干扰和阻塞干扰三种。对于受干扰系统来说，会有接收机灵敏度降低、接收机过载和互调干扰这三种性能损失，因此为了把这些损失降低到最小就采取在发射和接收单元之间设置隔离度［2］。

(1)杂散干扰:由于发射机输的发射信号频带外产生较高的杂散，而且这些杂散信号分布在较广的范围内，干扰源系统采用的滤波器对这些带外信号的抑制效果不理想，那么受干扰系统的接收机就会收到干扰源系统的带外信号，受干扰系统的SIR 就会降低，引起杂散干扰。

杂散干扰的隔离度计算满足:

MCL为隔离度要求，Pspu为干扰源发射的杂散信号功率，Pn为受干扰系统接收带内的热噪声，Nf为接收机的噪声系数，7为接收机灵敏度恶化0.8 时系统能接收的最大干扰电平。

(2)互调干扰:当两个以上不同频率的信号作用于非线性器件或线路后可能出现的新信号。这个产生的新信号如果处于受干扰系统的频带内，被受干扰系统接收到就会导致SIR 下降。两个信号的互调干扰中三阶互调干扰信号是最强的互调干扰。

互调干扰和杂散干扰的原理都是由于干扰信号进入受干扰信号的频带造成的，所以它的隔离度也可以由公式来表示:

其中Pspu为多路信号合路产生的互调信号功率。

(3)阻塞干扰:在接收机端对微弱信号的放大倍数是由需要的整机增益来设定的，当接收机收到强干扰信号后，干扰信号会影响低噪声放大器对微弱信号的放大，甚至抑制掉有用信号，影响系统的正常运行，这种现象就叫阻塞干扰。

只要接收机输入端的干扰信号功率比系统要求的阻塞电平低就可以保证系统的正常运行。若接收机端的阻塞电平为Prx，干扰源系统的干扰功率为Ptx(即为干扰系统的发射功率)，只要隔离度满足:

其中Ptx为干扰源基站的发射功率，Prx为受干扰系统接收机允许最大阻塞干扰;干扰信号就不会对接收机造成阻塞干扰。

系统噪声基底Pn=10lg(KTB)+噪声系数，K为波尔兹曼常数1.38E23 J/K，T 常取290k，B为信号带宽。代入常数后:Pn=－174+10logB+Nf，Nf为设备引入的噪声系数。

而由于WCDMA 系统工作的信道带宽为3.84×(1+α)MHz(WCDMA 系统的一个频道带宽为3.84MHz，α为基带成型滤波器的滚降系数0.22)，因此WCDMA 系统工作在信道带宽内的热噪声功率Pn为:

3 WCDMA的干扰隔离分析

3.1 WCDMA和几种常见通信系统参数

在多种无线系统共存的情况下，各个通信系统使用的频段有的比较邻近，WCDMA 系统与其他通信系统所使用的频段参数如表1所示:

表1 常用移动通信系统频率参数

3.2 隔离度分析

3.2.1 杂散干扰

由于干扰源系统的发送滤波器对杂散信号的衰减作用，杂散信号离原频带越远信号就越弱，两个不同系统的频带相距越近杂散干扰就越强［1］。杂散干扰主要是干扰源系统的下行对受干扰系统的上行造成的影响。

由于无线通信系统的实际工作环境比较复杂，隔离度等要考虑因素较多，在此只讨论较为理想情况下的隔离度，由此可知干扰源系统与WCDMA 系统杂散干扰的最小隔离度为:

BWAF:为受干扰系统信道带宽与干扰源系统的测试带宽的转换BWAF=10log(BWinterfering/BWafferected)，LOLW:分别为干扰源系统、WCDMA 系统基站的天馈损耗。

PRX:WCDMA 系统接收机允许最大杂散干扰。根据以上所说不同系统对W 系统杂散干扰可以计算出，如表2所示。

表2 不同系统对W 系统的杂散干扰隔离度

3.2.2 互调干扰

在有源器件和无源器件中都可能会产生三阶互调干扰信号，在室内分布系统中涉及到的互调干扰，主要考虑由合路器的非线性特性所产生的互调干扰。

因此干扰源系统与WCDMA 系统的互调干扰的最小隔离度为:

式中MPOI为多路合路器设备的互抑制值。一般情况下互调干扰功率由几个等功率引起，总功率P 经过衰减就可以得到，但由于室内覆盖环境的原因，互调干扰信号是不等功率信号形成的，所以较为复杂。根据几个不同系统的频段，基本上上行信号都是弱信号，主要考虑的是下行信号对上行信号的互调干扰。三阶互调类型有:2F1－F2，2F2－F1，F1+F2－F3，F1－F2+F3和F2+F3－F1。通过计算可以得知，CDMA、GSM、DCS系统经过互调后产生的新信号的频段范围并不在WCDMA 系统的上行频段内，而会对WCDMA 系统产生互调干扰的是WLAN(下行2400－2483)和WCDMA互调后产生的互调信号，互调信号的频段为1737－1940，在WCDMA 系统的频段内。

表3 WLAN和WCDMA 互调干扰信号

由此可知WCDMA和WLAN的下行信号对WCDMA 上行信号产生互调干扰。互调干扰强度为－112.9dBm，不再需要增加隔离度。

3.2.3 阻塞干扰

根据3GPP 标准，WCDMA 系统对于阻塞干扰的要求如表4［3］:

表4 WCDMA 系统阻塞指标

同样在较为理想的情况下，隔离度计算只考虑发射端和接收机端的天馈损耗，因此可知干扰源系统与WCDMA 系统的阻塞干扰的最小隔离度为:

发射端和接收端天馈损耗LO、LW取典型值3dB。从系统频段上看出，DCS1800的下行频率与WCDMA的上行频率比较接近，因此DCS1800 对WCDMA的阻塞干扰较之于其他系统最强，其他系统对WCDMA 杂散干扰隔离度要求就一定满足阻塞隔离度要求。

DCS1800 系统最大发射功率为43dBm，因此由公式可以得知DCS1800 系统对WCDMA 系统的阻塞隔离度为50dB。

4 结论

通过比较不同系统对WCDMA的杂散干扰、互调干扰和接收机阻塞干扰的隔离度，在理论计算中各种系统对WCDMA的杂散干扰隔离度均比阻塞干扰隔离度要高，因此如果各个系统对WCDMA 系统的隔离度满足了杂散干扰隔离度的需求，在多数情况下都能满足阻塞隔离度的需求。经过理论计算，隔离度的大小主要取决于杂散干扰的隔离度。

所以在实际设计环境中我们可以对杂散、互调、阻塞干扰的隔离度进行测试计算比较，选择其中最大的一个来作为隔离度的设计要求。但在实际的室内分布系统中，各种环境较为复杂，空间链路的损耗、各种无源设备对信号的衰减和损耗，导致实际中的隔离度要比理论计算出的隔离度值小，所以在实际网络设计中可以适当降低对设备的指标要求，来减少网络成本。

［1］张传福.WCDMA 通信网络规划与设计［M］.北京:人民邮电出版社，2007.

［2］张邦宁.通信抗干扰技术［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［3］3GPP TS25.104 (V6.7.0).Base Station (BS)Radio Transmission and Reception(FDD)［Z］.2004.