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标题: 我国CDMA基站测试标准修改提案介绍及其重大意义 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2005-5-16 08:56

作者: tian7163 标题: 我国CDMA基站测试标准修改提案介绍及其重大意义

——阻塞和互调指标对CDMA系统的影响

　　摘要：本文介绍了CWTS根据我国频谱分布的实际情况在CDMA中国频段(Tx:870-880MHz,Rx:825-835MHz)内对我国CDMA基站测试标准中阻塞和

互调杂散响应衰落指标进行重大修改的原因，并分析了此修改将会对我国的CDMA系统产生的深远影响。

　　此题案已由CWTS 提交给国际标准化组织3GPP2,并在2002年10月加拿大魁北克会议上获得通过。现3GPP2已在其C.S0010-B 中将其采纳为最

新的CDMA国际基站测试标准。

　　关键词：CDMA 阻塞互调杂散响应衰落

前言：

　　阻塞和互调杂散响应衰落指标是CDMA系统中最重要的无线指标之一。在CWTS CDMA工作组第32次会议对我国的CDMA2000基站子系统测试行业规范进行讨论的过程中，CWTS针对我国频谱分布的实际情况，提出了对阻塞和互调杂散响应衰落指标的修改建议，并为此成立了专题项目组，在国家无委的指导和帮助下，经过了深入细致的讨论和多方面的技术论证，最终决定对我国的CDMA基站测试标准进行重大修改。

　　此指标修改后，如果新标准得到实施，据估算可为中国CDMA电信运营商和厂商在新建CDMA网络以及现有CDMA网络扩容时可节约人民币近约一亿元.

　　另一方面，CWTS将此修改提议提交到国际标准化组织3GPP2，经过一系列的讨论后，3GPP2最终决定将中国的提案写入最新的C.S0010-B国际标准中。这是我国在国际标准化组织中的又一重大贡献，不但使国内厂商和运营商在标准上处于有利的竞争地位，更提升了我国在国际标准化组织中的地位和形象，为我国通信业赢得了荣誉。

　　本文介绍了这两个指标的定义和由来，并在分析了其对系统的影响和我国实际情况的基础上，提出了修改的理由和方法。最后本文给出了修改后给基站系统带来的好处及其现实意义。

一、指标定义

　　在CDMA系统中，阻塞(Single Tone Desensitization 单音去敏)是一个衡量在偏离指定CDMA频道中心频率上存在一个单音干扰的情况下，接收机在此频道上成功接收CDMA信号的能力，而互调杂散响应衰落则是衡量在偏离指定CDMA信道中心频率上存在两个连续波(CW)干扰信号时，CDMA接收机接收CDMA信号的能力。

二、指标由来

　　阻塞和互调杂散响应衰落指标主要是针对美国的实际情况提出的：在美国的CDMA频段内，CDMA不是唯一预期的技术，而是与AMPS(Advanced Mobile Phone Service)共存的。当CDMA与AMPS共存时，AMPS与CDMA之间要留有9个AMPS信道的保护带。每个AMPS信道带宽为30kHz，因此当CDMA与AMPS共存时，距离CDMA信号最近的单音(AMPS信号)将在频偏900kHz出现，这就是阻塞的由来。同样道理，偏离CDMA信号中心频率+900KHz和+1700KHz或偏离中心频率-900KHz和-1700KHz的双音干扰的三阶互调分量也会落在CDMA通带内，这就是互调杂散响应衰落的由来，具体情况见下图。

图-1 CDMA与AMPS共存

图-2 单载波互调杂散响应衰落

三、国际标准对此两项指标的规定

　　在3GPP2的cdma2000扩频基站推荐最低性能标准C.S0010-A( IS97D )中，对阻塞指标的规定如下：

　　在基站RF输入口输入偏离中心频率的单频干扰，当单频干扰在偏离中心频率*750KHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率50dB；当单频干扰在偏离中心频率*900KHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率87dB。这两种情况下反向业务信道FER都应小于 1.5%，且闭环功率控制使移动台模拟器输出功率不大于3dB。

　　其对互调杂散响应衰落这项无线指标的规定如下：

　　在基站RF输入口输入偏离中心频率的两个单频干扰，当单频干扰在偏离中心频率900KHz和+1700KHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率72dB；当单频干扰在偏离中心频率-900KHz和-1700KHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率72dB。这两种情况下反向业务信道FER都应小于 1.5%，且闭环功率控制使移动台模拟器输出功率不大于3dB。

四、指标对系统影响分析

　　阻塞和互调杂散响应衰落指标，对CDMA系统的实现有着直接的影响。由于CDMA系统的非线性，阻塞指标将会产生互调干扰、交调干扰和中频中点寄生干扰，互调杂散响应衰落指标会产生三阶交调寄生干扰，从而影响CDMA的系统性能。由于这些指标都是对CDMA系统的线性指标分析，在这里将不做详述，下面只对阻塞和互调杂散响应衰落对CDMA信号的动态范围的影响，这项最为重要的指标进行分析。CDMA信号的动态范围如图-3所示。

　　假设：NF=3.0dB，Eb/Io=7.0dB，在室温条件下

　　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

图-3 CDMA信号动态范围

五、系统实现

　　在CDMA基站收发器中，为了克服阻塞和互调杂散响应衰落对CDMA系统造成的干扰，一般会在IF(Intermediate Frequency)(114.99MHz)处采用两级窄带(1.4MHz)SAW(Surface Acoustic Wave)滤波器，滤波器的指标如图-4所示。图-5和图-6，是CDMA系统为了克服阻塞和互调杂散响应衰落影响，采用传统的两级变频方式和SDR(Software Defined Radio)方式的接收框图。

图-4 SAW滤波器指标

图-5 CDMA系统两级变频方式接收

图-6 CDMA系统SDR方式接收

六、存在的问题

　　阻塞和互调杂散响应衰落指标的协议规定主要是针对象美国一样，在频带内AMPS与CDMA共存的情况，但是在我国分配给联通的10MHz(825-835MHz Band Class0 A Band)频带内， CDMA是唯一许可的技术。对于这种情况(在特许带宽内，CDMA是唯一预期的技术)，阻塞和互调杂散响应衰落干扰主要来自于相邻频段的干扰。因此阻塞和互调杂散响应衰落指标的协议规定与我国的频谱的实际使用情况并不相符。

　　除此以外，在CDMA多载波的情况下，由于存在阻塞和互调杂散响应衰落的问题，也只能采用两级窄带SAW滤波器作为信道选择滤波器，多个单载波接收机并联来实现多载波接收，无法实现真正意义上的宽带接收，致使CDMA系统无法实现CDMA2000 1X向CDMA2000 3X平滑过渡。图-7是在CDMA多载波情况下，采用多个单载波接收机并联来实现多载波接收的框图。

图-7 多个单载波接收机并联接收多载波

　　与此同时，在CDMA多载波的情况下，假设f1是接收机所能提供的CDMA多载波的最低频率，f2是接收机所能提供的CDMA多载波的最高频率。

由于多载波频谱扩展的原因，不仅仅f1-900KHz和f1-1700KHz，以及f2+900KHz和f2+1700KHz的双音干扰的三阶互调分量会落在通带内，f1-900KHz和f1-1700KHz-i*1250kHz，以及f2+900KHz和f2+1700KHz+i*1250kHz的双音干扰的三阶互调失真分量也会落在通带内，如图-8所示。

　　设单音f2+900与f2+1700+i*1250为双音干扰的频率，其三阶互调失真分量IM3具体计算如下：

　　IM3=2*(f2+900)-(f2+1700+i*1250)=f2+100-i*1250=(f2-i*1250)+100

　　或设单音f1-900与f1-1700-i*1250为双音干扰的频率，其三阶互调失真分量IM3具体计算如下：

　　IM3=2*(f1-900)-(f1-1700-i*1250)=f1+100+i*1250=(f1+i*1250)+100

　　i=0,1…n-1,n为载波数

图-8 CDMA多载波情况下的互调杂散响应衰落

七、其他国家提出的解决方案

　　在一些国家例如韩国的Band Class0的Band Subclass1频段内，与我国分配给联通的10MHz频带的情况相同，CDMA是唯一许可的技术。因此他们根据自己的实际的频谱使用情况，提出了对阻塞和互调杂散响应衰落特性指标进行适当地修改的要求。基于此，一些厂商在3GPP2编写新的C.S0010-B(IS-97E)的过程中，提出了一些提案对阻塞特性指标进行了修改(见C.S0010-B 3.5.3)。

　　与此同时，MOTOROLA公司也针对CDMA多载波的情况，对在CDMA多载波的情况下，互调杂散响应衰落指标进行了修改(见C41-20020606-004R1)。

八、我国频谱的实际使用情况

　　现阶段我国国家无委对CDMA相邻频段的划分及使用情况如下所示：

　　824-825MHz和869-870MHz是CDPD(CDMA Digital Packet Data)频段；

　　825-835MHz和870-880MHz是CDMA频段；

　　835-839MHz和880-884MHz被划分为军队使用，主要以数字集群和CDMA制式为主。

　　频谱使用情况如下图所示：

图-9 我国800MHz频谱使用情况

九、我国频段协议指标的修改

　　CWTS针对中国频谱的实际使用情况，对在中国频段内的阻塞指标修改为：

　　在如果基站是工作在中国频段，这时设定f1(频点37)是中国频段所能提供的CDMA指定的最低频率，f2(频点283)是中国频段所能提供的CDMA指定的最高频率。

　　中国频带825-835MHz内，频偏f1为-1110kHz，或频偏f2为+1110kHz时，要求在模拟单音干扰的CW产生器的功率高于移动台模拟器输出功率87dB的情况下，基站接收机也可成功接收CDMA信号—即移动台模拟器的输出功率不超过3dB,且在95%置信度的情况下FER小于1.5%。

　　在中国频带825-835MHz内，频偏为±750kHz时，要求在模拟单音干扰的CW产生器的功率高于移动台模拟器输出功率50dB的情况下，基站接收机也可成功接收CDMA信号—即移动台模拟器的输出功率不超过3dB,且在95%置信度的情况下FER小于1.5%。

　　CWTS针对中国频谱的实际使用情况和CDMA多载波的考虑，对在中国频段内的互调杂散响应衰落指标修改为：

　　在基站RF输入口输入偏离中心频率的两个单频干扰，当单频干扰在偏离中心频率f2+1110KHz和f2+1910KHz+i*1230kHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率72dB；当单频干扰在偏离中心频率f1-1110KHz和f1-1910KHz-i*1230kHz时，输入单频干扰功率高于移动台模拟器输出功率72dB。这两种情况下反向业务信道FER都应小于 1.5%，且闭环功率控制使移动台模拟器输出功率不大于3dB(这里i=0,1,…n-1;n为载波数)。

十、协议指标修改对系统的影响

　　从CWTS对在中国频段内的阻塞和互调杂散响应衰落指标的修改来看，完全是从中国频谱的实际使用情况出发，只对CDMA中国频段的频带边

缘提出了阻塞和互调杂散响应衰落要求，从而降低了阻塞和互调杂散响应衰落对CDMA多载波系统实现的难度。因此在阻塞和互调杂散响应衰落指标上，它是向后兼容，所以只要通过了以前阻塞和互调杂散响应衰落协议指标测试，就一定可以通过现在的阻塞和互调杂散响应衰落指标协议测试。

　　CWTS对在中国频段内的阻塞和互调杂散响应衰落指标的修改，将会对在中国频段内的CDMA多载波系统产生巨大影响。在CDMA多载波系统中，实现多载波的宽带发射，已经得到普遍应用，因为只需采用数字合路、高性能DAC(Digital-to-Analog Converter)和LPALinear Power Amplifier)技术，就可以很容易地实现满足协议要求的CDMA多载波的宽带发射机，如图10所示。但是由于以前协议中阻塞和互调杂散响应衰落指标的规定，致使在现阶段情况下，无法实现真正意义上的宽带接收，只能采用多级单载波并联的方式，来实现CDMA多载波接收。但是指标修后使在中国频段实现CDMA多载波的宽带接收提供了可能。由于CWTS只是在中国频段内，对在频段两段边缘的阻塞和互调杂散响应衰落指标提出了要求，则系统设备厂商可以根据自己的实际应用情况，灵活的选用CDMA多载波的宽带SAW滤波器，来抑制阻塞和互调杂散响应衰落指标对CDMA系统的影响，并采用宽带的ADC(Analog-to-Digital Converter)进行采样，然后在基带采用FIR(Finite Impulse Response)滤波器作为信道选择性滤波器，进行信道分离，从而实现真正意义上CDMA多载波的宽带接收，如图-11所示。

图-10 CDMA多载波宽带发射机

图11 CDMA多载波宽带接收机

十一、结束语

　　CWTS在中国频段对CDMA系统中阻塞和互调杂散响应衰落指标的修改，对我国通信行业的标准制定工作具有较深远的意义和很好的借鉴作用。。它是我国根据自己无线频谱的实际使用情况，制定出的符合我们自己国情的无线标准。

　　这一修改，为在中国频段内的CDMA多载波系统采用宽带发射和接收，带来了实现的可能性和积极的影响，在标准上铺平了道路，从而为CDMA系统向体积更小，成本更低发展，创造了有利条件。这一重大修改在客观上起到了保护中国厂商和运营商的作用。从而使国内厂商及运营商，在CDMA系统竞争和运营中，占具了有利位置。并在国际标准化组织中树立了CWTS的良好形象。

参考文献

　　[1]Jason Losh. “Base Station Desense and IM Specs for Multi-carrier Operation.” Motorola

　　[2]3GPP2 C.S0010-A v 1.0.Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 Spread Spectrum Base Stations.

　　[3]Brad Brannon.“Basics of Designing a Digital Radio Receiver”

　　[4]Brad Brannon.“Designing a Super-Heterodyne Multi-Channel Digital Receiver

通信人家园 (https://www.txrjy.com/)