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摘要：本文介紹了CWTS根據(jù)我國頻譜分布的實際情況在CDMA中國頻段(Tx:870-880MHz,Rx:825-835MHz)內(nèi)對我國CDMA基站測試標準中阻塞和
互調(diào)雜散響應衰落指標進行重大修改的原因，并分析了此修改將會對我國的CDMA系統(tǒng)產(chǎn)生的深遠影響。
此題案已由CWTS 提交給國際標準化組織3GPP2,并在2002年10月加拿大魁北克會議上獲得通過�，F(xiàn)3GPP2已在其C.S0010-B 中將其采納為最
新的CDMA國際基站測試標準。
關鍵詞：CDMA 阻塞 互調(diào)雜散響應衰落
前言：
阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標是CDMA系統(tǒng)中最重要的無線指標之一。在CWTS CDMA工作組第32次會議對我國的CDMA2000基站子系統(tǒng)測試行業(yè)規(guī)范進行討論的過程中，CWTS針對我國頻譜分布的實際情況，提出了對阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的修改建議，并為此成立了專題項目組，在國家無委的指導和幫助下，經(jīng)過了深入細致的討論和多方面的技術論證，最終決定對我國的CDMA基站測試標準進行重大修改。
此指標修改后，如果新標準得到實施，據(jù)估算可為中國CDMA電信運營商和廠商在新建CDMA網(wǎng)絡以及現(xiàn)有CDMA網(wǎng)絡擴容時可節(jié)約人民幣近約一億元.
另一方面，CWTS將此修改提議提交到國際標準化組織3GPP2，經(jīng)過一系列的討論后，3GPP2最終決定將中國的提案寫入最新的C.S0010-B國際標準中。這是我國在國際標準化組織中的又一重大貢獻，不但使國內(nèi)廠商和運營商在標準上處于有利的競爭地位，更提升了我國在國際標準化組織中的地位和形象，為我國通信業(yè)贏得了榮譽。
本文介紹了這兩個指標的定義和由來，并在分析了其對系統(tǒng)的影響和我國實際情況的基礎上，提出了修改的理由和方法。最后本文給出了修改后給基站系統(tǒng)帶來的好處及其現(xiàn)實意義。
一、指標定義
在CDMA系統(tǒng)中，阻塞(Single Tone Desensitization 單音去敏)是一個衡量在偏離指定CDMA頻道中心頻率上存在一個單音干擾的情況下，接收機在此頻道上成功接收CDMA信號的能力，而互調(diào)雜散響應衰落則是衡量在偏離指定CDMA信道中心頻率上存在兩個連續(xù)波(CW)干擾信號時，CDMA接收機接收CDMA信號的能力。
二、指標由來
阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標主要是針對美國的實際情況提出的：在美國的CDMA頻段內(nèi)，CDMA不是唯一預期的技術，而是與AMPS(Advanced Mobile Phone Service)共存的。當CDMA與AMPS共存時，AMPS與CDMA之間要留有9個AMPS信道的保護帶。每個AMPS信道帶寬為30kHz，因此當CDMA與AMPS共存時，距離CDMA信號最近的單音(AMPS信號)將在頻偏900kHz出現(xiàn)，這就是阻塞的由來。同樣道理，偏離CDMA信號中心頻率+900KHz和+1700KHz或偏離中心頻率-900KHz和-1700KHz的雙音干擾的三階互調(diào)分量也會落在CDMA通帶內(nèi)，這就是互調(diào)雜散響應衰落的由來，具體情況見下圖。
圖-1 CDMA與AMPS共存
圖-2 單載波互調(diào)雜散響應衰落
三、國際標準對此兩項指標的規(guī)定
在3GPP2的cdma2000擴頻基站推薦最低性能標準C.S0010-A( IS97D )中，對阻塞指標的規(guī)定如下：
在基站RF輸入口輸入偏離中心頻率的單頻干擾，當單頻干擾在偏離中心頻率*750KHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率50dB；當單頻干擾在偏離中心頻率*900KHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率87dB。這兩種情況下反向業(yè)務信道FER都應小于 1.5%，且閉環(huán)功率控制使移動臺模擬器輸出功率不大于3dB。
其對互調(diào)雜散響應衰落這項無線指標的規(guī)定如下：
在基站RF輸入口輸入偏離中心頻率的兩個單頻干擾，當單頻干擾在偏離中心頻率900KHz和+1700KHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率72dB；當單頻干擾在偏離中心頻率-900KHz和-1700KHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率72dB。這兩種情況下反向業(yè)務信道FER都應小于 1.5%，且閉環(huán)功率控制使移動臺模擬器輸出功率不大于3dB。
四、指標對系統(tǒng)影響分析
阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標，對CDMA系統(tǒng)的實現(xiàn)有著直接的影響。由于CDMA系統(tǒng)的非線性，阻塞指標將會產(chǎn)生互調(diào)干擾、交調(diào)干擾和中頻中點寄生干擾，互調(diào)雜散響應衰落指標會產(chǎn)生三階交調(diào)寄生干擾，從而影響CDMA的系統(tǒng)性能。由于這些指標都是對CDMA系統(tǒng)的線性指標分析，在這里將不做詳述，下面只對阻塞和互調(diào)雜散響應衰落對CDMA信號的動態(tài)范圍的影響，這項最為重要的指標進行分析。CDMA信號的動態(tài)范圍如圖-3所示。
假設：NF=3.0dB，Eb/Io=7.0dB，在室溫條件下
Receiver Noise Floor=KTB+NF
=-174+10log(1.23*106)+3
=-113.1+3
=-110.1dBm/1.23MHz
Processing Gain=10*log(1.2288MHz/9600)
=21.1dB (Rate Set 1)
Receiver Signal Strength=Receiver Noise Floor-Processing Gain+ Eb/Io
=-110.1-21.1+7.0
=-124.2dBm/1.23MHz
Single Tone Strength(at 900kHz offset)=-124.2+87=37.2dBm
Single Tone Strength(at 750kHz offset)=-124.2+50=-74.3dBm
IM Strength(at 1700kHz offset)=-124.2+72=-52.2dBm
Pre-Channel Filter Dynamic Range=-37.2-(-110.1)=72.9dB
圖-3 CDMA信號動態(tài)范圍
五、系統(tǒng)實現(xiàn)
在CDMA基站收發(fā)器中，為了克服阻塞和互調(diào)雜散響應衰落對CDMA系統(tǒng)造成的干擾，一般會在IF(Intermediate Frequency)(114.99MHz)處采用兩級窄帶(1.4MHz)SAW(Surface Acoustic Wave)濾波器，濾波器的指標如圖-4所示。圖-5和圖-6，是CDMA系統(tǒng)為了克服阻塞和互調(diào)雜散響應衰落影響，采用傳統(tǒng)的兩級變頻方式和SDR(Software Defined Radio)方式的接收框圖。
圖-4 SAW濾波器指標
圖-5 CDMA系統(tǒng)兩級變頻方式接收
圖-6 CDMA系統(tǒng)SDR方式接收
六、存在的問題
阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的協(xié)議規(guī)定主要是針對象美國一樣，在頻帶內(nèi)AMPS與CDMA共存的情況，但是在我國分配給聯(lián)通的10MHz(825-835MHz Band Class0 A Band)頻帶內(nèi)， CDMA是唯一許可的技術。對于這種情況(在特許帶寬內(nèi)，CDMA是唯一預期的技術)，阻塞和互調(diào)雜散響應衰落干擾主要來自于相鄰頻段的干擾。因此阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的協(xié)議規(guī)定與我國的頻譜的實際使用情況并不相符。
除此以外，在CDMA多載波的情況下，由于存在阻塞和互調(diào)雜散響應衰落的問題，也只能采用兩級窄帶SAW濾波器作為信道選擇濾波器，多個單載波接收機并聯(lián)來實現(xiàn)多載波接收，無法實現(xiàn)真正意義上的寬帶接收，致使CDMA系統(tǒng)無法實現(xiàn)CDMA2000 1X向CDMA2000 3X平滑過渡。圖-7是在CDMA多載波情況下，采用多個單載波接收機并聯(lián)來實現(xiàn)多載波接收的框圖。
圖-7 多個單載波接收機并聯(lián)接收多載波
與此同時，在CDMA多載波的情況下，假設f1是接收機所能提供的CDMA多載波的最低頻率，f2是接收機所能提供的CDMA多載波的最高頻率。
由于多載波頻譜擴展的原因，不僅僅f1-900KHz和f1-1700KHz，以及f2+900KHz和f2+1700KHz的雙音干擾的三階互調(diào)分量會落在通帶內(nèi)，f1-900KHz和f1-1700KHz-i*1250kHz，以及f2+900KHz和f2+1700KHz+i*1250kHz的雙音干擾的三階互調(diào)失真分量也會落在通帶內(nèi)，如圖-8所示。
設單音f2+900與f2+1700+i*1250為雙音干擾的頻率，其三階互調(diào)失真分量IM3具體計算如下：
IM3=2*(f2+900)-(f2+1700+i*1250)=f2+100-i*1250=(f2-i*1250)+100
或設單音f1-900與f1-1700-i*1250為雙音干擾的頻率，其三階互調(diào)失真分量IM3具體計算如下：
IM3=2*(f1-900)-(f1-1700-i*1250)=f1+100+i*1250=(f1+i*1250)+100
i=0,1…n-1,n為載波數(shù)
圖-8 CDMA多載波情況下的互調(diào)雜散響應衰落
七、其他國家提出的解決方案
在一些國家例如韓國的Band Class0的Band Subclass1頻段內(nèi)，與我國分配給聯(lián)通的10MHz頻帶的情況相同，CDMA是唯一許可的技術。因此他們根據(jù)自己的實際的頻譜使用情況，提出了對阻塞和互調(diào)雜散響應衰落特性指標進行適當?shù)匦薷牡囊蟆；诖�，一些廠商在3GPP2編寫新的C.S0010-B(IS-97E)的過程中，提出了一些提案對阻塞特性指標進行了修改(見C.S0010-B 3.5.3)。
與此同時，MOTOROLA公司也針對CDMA多載波的情況，對在CDMA多載波的情況下，互調(diào)雜散響應衰落指標進行了修改(見C41-20020606-004R1)。
八、我國頻譜的實際使用情況
現(xiàn)階段我國國家無委對CDMA相鄰頻段的劃分及使用情況如下所示：
824-825MHz和869-870MHz是CDPD(CDMA Digital Packet Data)頻段；
825-835MHz和870-880MHz是CDMA頻段；
835-839MHz和880-884MHz被劃分為軍隊使用，主要以數(shù)字集群和CDMA制式為主。
頻譜使用情況如下圖所示：
圖-9 我國800MHz頻譜使用情況
九、我國頻段協(xié)議指標的修改
CWTS針對中國頻譜的實際使用情況，對在中國頻段內(nèi)的阻塞指標修改為：
在如果基站是工作在中國頻段，這時設定f1(頻點37)是中國頻段所能提供的CDMA指定的最低頻率，f2(頻點283)是中國頻段所能提供的CDMA指定的最高頻率。
中國頻帶825-835MHz內(nèi)，頻偏f1為-1110kHz，或頻偏f2為+1110kHz時，要求在模擬單音干擾的CW產(chǎn)生器的功率高于移動臺模擬器輸出功率87dB的情況下，基站接收機也可成功接收CDMA信號—即移動臺模擬器的輸出功率不超過3dB,且在95%置信度的情況下FER小于1.5%。
在中國頻帶825-835MHz內(nèi)，頻偏為±750kHz時，要求在模擬單音干擾的CW產(chǎn)生器的功率高于移動臺模擬器輸出功率50dB的情況下，基站接收機也可成功接收CDMA信號—即移動臺模擬器的輸出功率不超過3dB,且在95%置信度的情況下FER小于1.5%。
CWTS針對中國頻譜的實際使用情況和CDMA多載波的考慮，對在中國頻段內(nèi)的互調(diào)雜散響應衰落指標修改為：
在基站RF輸入口輸入偏離中心頻率的兩個單頻干擾，當單頻干擾在偏離中心頻率f2+1110KHz和f2+1910KHz+i*1230kHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率72dB；當單頻干擾在偏離中心頻率f1-1110KHz和f1-1910KHz-i*1230kHz時，輸入單頻干擾功率高于移動臺模擬器輸出功率72dB。這兩種情況下反向業(yè)務信道FER都應小于 1.5%，且閉環(huán)功率控制使移動臺模擬器輸出功率不大于3dB(這里i=0,1,…n-1;n為載波數(shù))。
十、協(xié)議指標修改對系統(tǒng)的影響
從CWTS對在中國頻段內(nèi)的阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的修改來看，完全是從中國頻譜的實際使用情況出發(fā)，只對CDMA中國頻段的頻帶邊
緣提出了阻塞和互調(diào)雜散響應衰落要求，從而降低了阻塞和互調(diào)雜散響應衰落對CDMA多載波系統(tǒng)實現(xiàn)的難度。因此在阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標上，它是向后兼容，所以只要通過了以前阻塞和互調(diào)雜散響應衰落協(xié)議指標測試，就一定可以通過現(xiàn)在的阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標協(xié)議測試。
CWTS對在中國頻段內(nèi)的阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的修改，將會對在中國頻段內(nèi)的CDMA多載波系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響。在CDMA多載波系統(tǒng)中，實現(xiàn)多載波的寬帶發(fā)射，已經(jīng)得到普遍應用，因為只需采用數(shù)字合路、高性能DAC(Digital-to-Analog Converter)和LPALinear Power Amplifier)技術，就可以很容易地實現(xiàn)滿足協(xié)議要求的CDMA多載波的寬帶發(fā)射機，如圖10所示。但是由于以前協(xié)議中阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的規(guī)定，致使在現(xiàn)階段情況下，無法實現(xiàn)真正意義上的寬帶接收，只能采用多級單載波并聯(lián)的方式，來實現(xiàn)CDMA多載波接收。但是指標修后使在中國頻段實現(xiàn)CDMA多載波的寬帶接收提供了可能。由于CWTS只是在中國頻段內(nèi)，對在頻段兩段邊緣的阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標提出了要求，則系統(tǒng)設備廠商可以根據(jù)自己的實際應用情況，靈活的選用CDMA多載波的寬帶SAW濾波器，來抑制阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標對CDMA系統(tǒng)的影響，并采用寬帶的ADC(Analog-to-Digital Converter)進行采樣，然后在基帶采用FIR(Finite Impulse Response)濾波器作為信道選擇性濾波器，進行信道分離，從而實現(xiàn)真正意義上CDMA多載波的寬帶接收，如圖-11所示。
圖-10 CDMA多載波寬帶發(fā)射機
圖11 CDMA多載波寬帶接收機
十一、結(jié)束語
CWTS在中國頻段對CDMA系統(tǒng)中阻塞和互調(diào)雜散響應衰落指標的修改，對我國通信行業(yè)的標準制定工作具有較深遠的意義和很好的借鑒作用。。它是我國根據(jù)自己無線頻譜的實際使用情況，制定出的符合我們自己國情的無線標準。
這一修改，為在中國頻段內(nèi)的CDMA多載波系統(tǒng)采用寬帶發(fā)射和接收，帶來了實現(xiàn)的可能性和積極的影響，在標準上鋪平了道路，從而為CDMA系統(tǒng)向體積更小，成本更低發(fā)展，創(chuàng)造了有利條件。這一重大修改在客觀上起到了保護中國廠商和運營商的作用。從而使國內(nèi)廠商及運營商，在CDMA系統(tǒng)競爭和運營中，占具了有利位置。并在國際標準化組織中樹立了CWTS的良好形象。
參考文獻
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