随着我国3G移动通信产业商用化脚步的踏进，届时可能出现GSM1800、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA" title="TD-SCDMA">TD-SCDMA等多个不同体制的移动网络在同一地理区域共存的局面。由于移动通信系统的发射机和接收机的非理想性，彼此之间势必会产生一定程度的干扰。如何进行频率规划和网络规划，提高系统容量和频谱利用率，减少系统间的干扰成为运营商和设备制造商关心的热点问题。中国通信标准化协会(CCSA)正通过建立相关课题，组织相关单位对不同系统间电磁兼容问题进行探讨研究，力求多种移动网络合理共存。
　　本文基于3GPP TR25.942 ^[1]协议建议的蒙特卡罗仿真方法，对GSM1800与邻频共存的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA间干扰程度进行评估，并给出系统间共存时所需额外保护度及相应规避措施。
1 仿真的基本原理和方法
1.1 仿真原理及流程
　　本文的仿真平台基于干扰仿真研究中经典的Monte-Carlo仿真方法，针对基站和移动台" title="移动台">移动台的不同发射功率" title="发射功率">发射功率、移动台不同的状态和位置分布以及基站的不同负载等情况进行仿真，通过对系统进行有限次的抓拍(Snapshot)所得数据统计分析，给出近似真实网络间的干扰情况。
　　每次抓拍的描述如下：
　　(1) 仿真参数读入和仿真环境初始化；
　　(2) 移动台生成：在系统内生成一定数量的移动台，其位置服从均匀分布，从而通过有限次抓拍来模拟实际网络中移动台的各种位置分布可能性；
　　(3) 路径损耗计算：计算本系统内各条链路的路径损耗，附加阴影衰落后存储到系统内链路增益矩阵，本次抓拍内保持不变；同理，计算系统间相关干扰链路的路径损耗，附加阴影衰落后存储到系统间链路增益矩阵；
　　(4) 接纳控制：移动台根据链路增益矩阵找寻目标基站接入，WCDMA和CDMA2000系统移动台接入时还应根据链路增益矩阵和软切换门限判断移动台是否处于软切换状态；
　　(5) 单系统不受干扰容量找寻循环：对系统内所有链路开始功率控制" title="功率控制">功率控制过程，以满足目标Eb/N0要求。功率控制后根据发射机发射掩模和接收机阻塞特性及收发机间频率间隔进行干扰计算，所得结果与容量评估准则进行比较，若不符合标准，相应地调整移动台数量，重复步骤(2)~(5)直到满足评估标准，得出干扰源系统不受干扰容量，并记录此时移动台和基站的位置及发射功率；
　　(6) 同理得出受害系统不受干扰容量N_single，引入步骤(5)记录的外系统干扰源，进行干扰计算和功率控制，得出受害系统被干扰后容量N_interfered，则受害系统的容量损失为：
　　Capacity_loss=1-N_interfered/N_single×100%　　　　(1)
　　经过有限次抓拍后，根据统计数据输出各期望指标值，如容量损失与ACIR、基站间距或载波间隔的关系、干扰电平分布、受害系统被干扰概率等。
1.2 仿真方法
1.2.1 网络拓扑结构
　　仿真基于正六边形宏蜂窝拓扑结构，共16个基站/48个扇区，基站半径1 000m，为了消除有限覆盖带来的边界效应，加快仿真速度,采用了wrap around技术。图1 是仿真中系统拓扑结构图。
　　评价系统间干扰程度时，一般需要仿真容量损失与系统间偏移量(D)的关系，图 1中箭头方向为系统间平移方向，D的范围为[0，R]米，其中R为基站半径。D=0时，两系统拓扑结构重合，D=R时，系统A的基站位于系统B三个基站中心点构成的三角形中心，此时达到两系统基站间的相对最大偏移。

1.2.2 频率复用
　　频率规划是指在建设网络过程中，根据某地区的话务量分布分配相应的频率资源，以实现有效覆盖。GSM网络一般采用频率复用(reuse)技术，使同一频率覆盖不同的区域，这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离(称为同频复用距离)，以满足将同频干扰抑制在允许的指标以内。
　　仿真中GSM1800采用4×3频率复用方式，如图1，将每12个频点划分为4组，每组3个频点在同一颜色基站的3个扇区复用，这样在相邻基站间不会有同频干扰，同一个基站内不会有较大的邻频干扰，有效提高了链路质量。
1.2.3 软切换
　　考虑WCDMA与CDMA2000软切换技术，切换门限为3dB，激活集为2，即处于软切换状态的移动台最多与两个基站同时通信。移动台处于软切换时，上行链路选择性分集合并，选择质量最好的链路进行功率控制；下行对两条链路进行等增益合并，分别进行功率控制。
1.2.4 理想功率控制
　　WCDMA和CDMA2000系统上下行链路均考虑开环功率控制和理想闭环功率控制，另外，上行链路考虑多用户检测技术，下行链路利用正交性减少扇区内干扰。 (1)上行C/I计算

　　其中，S是接收到的有用信号，I_OWN是用户接收到本扇区基站对其他用户的发射功率，也包括由公共信道引起的干扰，I_OTHER是来自其他小区的干扰(在多系统情况下，I_OTHER也包括来自邻近系统降低 ACIR(dB)后的干扰)，N_O是热噪声，α是正交因子。正交因子α考虑了由于多径传播而引起的下行不能完全正交的情况，正交因子为0对应于小区内用户完全正交的情况，正交因子为1表示小区内干扰与小区间干扰具有相同的影响。
　　(3)链路层数据接口

　　功率控制与终端状态息息相关，涉及终端移动速率、链路质量、软切换状态等。仿真中根据终端的状态、速率和业务要求的FER，通过查找链路层数据映射表得出的E_b/N₀，再由理想闭环功率控制算法(见公式4)求出相应下一时刻的发射功率。这种结合终端状态和链路层数据的功率控制算法更加接近实际系统特性，见图 2。

1.2.5 慢速功率控制
　　GSM1800系统采用慢速功率控制。仿真中在理想功率控制的基础上，通过5dB的功率控制目标值余量来实现，即(C/I)_target=12+5·random(dB)，其中random∈[0,1]是均匀分布的随机数。
1.2.6 干扰计算
　　上下行所受干扰分别为：

　　由于引入联合检测和正交化技术，大大减小了扇区内干扰。对于TD-SCDMA系统来说β=0.78；而WCDMA、CDMA2000系统α=0.4， β=0。
1.2.7 容量评估准则
　　TD-SCDMA 和GSM1800上下行容量均以5%中断概率准则。
　　

2 仿真结果及分析
　　在干扰研究中，可以通过简单的链路预算从理论上分析影响两系统邻频共存的主导干扰情况，通过对这种最严重的干扰情况的仿真，得出所需额外保护度，即满足两系统合理共存的最小额外保护度，以下仿真均针对系统间最严重的干扰情况，理论分析从略。
2.1 GSM1800与WCDMA共存
　　由图 3、图4可以得出以下结论：
　　(1) GSM广播信道干扰WCDMA终端，两系统间距D增大后，位于被干扰小区边缘的用户从统计上多处于临近的干扰源基站中心附近，受到较强的外来干扰，为满足链路质量必须提高下行发射功率，这样导致基站下行平均发射功率增大，势必对其他用户的下行造成较大程度干扰，以上内外系统干扰量的增加将导致WCDMA下行容量降低。当ACIR >35dB时，WCDMA下行容量损失〈5%,根据协议^{[2] [4]}可求出此时固有ACIR=42.7dB，不需要额外保护度；
　　(2)GSM终端干扰WCDMA基站，两系统间距D增大后，干扰源基站的边缘用户多位于受害系统基站附近，由于边缘用户一般发射功率较强，这样对受害基站的干扰较大，导致WCDMA上行容量降低。当ACIR>40dB时，WCDMA上行容量损失〈5%，根据协议^{[2] [4]}可求出此时固有ACIR=42.5dB，不需要额外保护度；
　　GSM1800与WCDMA间基本不需要额外保护间隔，目前的射频指标可以满足共存要求。由于两系统间的干扰随着系统间偏移量增加而增大，建议在网络规划时，尽量使两系统共站，这样可以降低满足共存的射频指标要求。

2.2 GSM1800与CDMA2000共存
　　由图5，图6可以得出以下结论(分析2.1节中GSM和WCDMA间干扰类似)：
　　(1)GSM广播信道干扰CDMA2000终端，当ACIR>37dB时，CDMA2000下行容量损失〈5%，根据协议^[2][5]可求出此时固有ACIR=55.7dB，不需要额外保护度；
　　(2)GSM终端干扰CDMA2000基站，当ACIR>46dB时，CDMA2000上行容量损失〈5%，根据协议^[2][5]可求出此时固有ACIR=44.3dB，所需额外保护度为1.7dB；
　　影响GSM1800与CDMA2000共存的主要因素为GSM1800终端对CDMA2000基站的干扰。这种情况下需要采取一定的规避措施，由于所需额外保护度较小，通过简单规避措施即可满足共存要求。例如：增加频率保护带，增大系统间最小耦合损耗MCL，在发射端或接收端加滤波器等。由于两系统间的干扰随系统间偏移量增加而增大，为了降低两系统合理共存时的射频指标要求，建议在网络规划时，尽量使两系统共站。
2.3 GSM1800与TD-SCDMA共存
　　由图7、图8可以得出以下结论：
　　(1)GSM1800广播信道干扰TD-SCDMA基站，随着系统间距D的增加，TD-SCDMA上行容量损失降低。当ACIR分别>83dB时，TD-SCDMA上行容量损失〈5%，根据协议^[2][3]可求出此时固有ACIR=85dB，故不需要额外保护度；