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WiMAX基站与IMT-2000基站间干扰共存研究
孙慧
北京邮电大学，北京（100876）
摘 要：本文主要研究了WiMAX系统基站与IMT-2000系统基站间的干扰共存问题，采用确定性
计算方法研究两系统基站间的邻频干扰。在干扰分析的基础上，得出了两系统共存所需的额外
保护度，并给出了两者共存的干扰保护的一些方法。
关键词：WiMax基站，IMT_2000基站， 干扰，确定性方法
1 引言
随着计算机和通信技术的迅猛发展，全球信息网络正在快速向以IP为基础的下一代网络
（NGN）演进。未来全球个人多媒体通信的宽带化、移动化的技术趋势，加之灵活性、便利性
的市场要求，使得无缝覆盖、无线连接的目标正在日益变为现实，大量的宽带无线接入技术应
运而生，基于IEEE 标准系列的WiMAX就是其中的佼佼者。凭借其自身多种先进技术，
如OFDM，AMC，APC，HARQ，MIMO等，WiMAX已成为无线城域网的一种良好解决方案。
任何一种无线通信技术都不可能脱离对频谱资源的依赖，频谱分配直接关系到该技术的应用效
果和发展前景。然而无线电频谱资源有限，为了使频谱利用最优化，就必须确保在同一地理区
域运行的无线通信系统同频或邻频共存时的电磁兼容性。
由于工作频段过于宽泛，加之各国的无线电管制政策各有倾向，导致了各国使用的WiMAX
频段差异化较大。没有全球统一的频率分配已成为当前WiMAX技术发展的最大障碍。目前，可
供WiMAX使用的频段主要为700MHz、~、~、以及，其中
开展移动业务的理想频段集中在700MHz、~、~、上。在中国，
适合WiMAX运营的主要有和频段，频段主要运营的是固定卫星业务，而
在频段
的使用上，竞争异常激烈，IMT-2000（WCDMA、cdma2000 和TD-SCDMA）和WiMAX对该频
段都是势在必得。
本文主要针对我国 频段可能出现的分配情况，对基于IEEE 标准【1】【2】（IEEE
系统和IMT-2000 系统间可能出现的干扰进行研究。在同一地理区域内，
无线通信系统间的干扰主要包括同频干扰、邻频干扰、互调干扰和阻塞干扰等。通常可以用最
小耦合损耗方法（确定性分析法的一种）来初步评估系统基站间干扰，本文从确定性分析方面
对两系统基站在仿真场景下的干扰进行合理评估，给出各条干扰链路所需保护度以及常见的共
存规避措施等。
2 WiMAX与IMT—2000的干扰类型
干扰产生原理
移动通信系统间的干扰类型众多，主要有：同频干扰、邻频干扰、带外干扰、互调干扰和
阻塞干扰等。产生这些干扰的原因有很多，例如，原有的专用无线电系统占用现有的频率资源、
不同运营商网络配置不当、发射机设置问题、地理位置重叠、电磁兼容（EMC）以及有意干扰
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等。
工作于不同频率的系统间的共存干扰，主要是由发射机和接收机的非完美性造成的。发射
机在发射有用信号时，由于器件本身的非线性性和滤波器的带外抑制能力的限制，会在它的工
作频带外产生杂散、谐波、互调等物用信号，对带外系统形成干扰。另外，接收机在接收有用
信号的同时，落入信道内的干扰信号可能会引起接收机灵敏度的损失，落入接收带宽内的干扰
信号可能会引起带内阻塞。发射机的性能优劣可用邻信道泄漏比（Adjacent Channel Leakage
Ratio，ACLR）来衡量，定义为发射功率与相邻信道上测得的功率之比。接收机的性能优劣可用
邻信道选择性（Adjacent Channel Selectivity，ACS）来表征，定义为接收机滤波器在制定信道频
率上的衰减与在相邻信道频率上的衰减的比值。邻信道泄漏比和邻信道选择性可以用邻信道干
扰功率比（Adjacent Channel Interference Ratio，ACIR）来综合表征。关系如公式（1）所示：
ACSACLRACIR
111 += （1）
WiMAX与IMT-2000的频段分配
在移动通信从 2G 向 3G 过渡的今天，新技术不断得到应用，新的移动网络运营商日益发展，
频谱资源日趋紧张，各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生。在我国，中国移动、中国联
通、中国电信、中国网通等几家运营商以不同的移动通信体制占用 900M 及 ～ 频谱。随
着各种语音、数据业务的不断发展，移动用户数的不断增加，可能还会划分到 附近的备选
频段。由于不同运营商网络配置不当、盲目扩大网络覆盖范围，导致不同系统间产生干扰，同
时由于各系统采用不同的复用方法来提高频谱效率，以增加系统容量，同时带来了同/邻频干扰。
另外，系统还存在由于电波传播的多径效应以及其它无线射频设备造成的干扰等。无线干扰信
号会给基站覆盖区域内的移动通信带来许多问题，如掉话、通话质量差、信道拥塞等。
2004年10月国际电联ITU-R WP8F第14次会议为3G的FDD和TDD系统划分了~
频段【3】。具体划分如表1所示：
表1 ITU-R对频段的划分
频率划分
方案 UL [MHz]
中间保护间隔
[MHz]
DL [MHz]
双工间隔
[MHz]
中间频率间隔
分配
C1 2 500–2 570 50 2 620–2 690 120 TDD
C2 2 500–2 570 50 2 620–2 690 120
FDD DL (扩
展)
C3 Flexible FDD/TDD
注释1：一些国家考虑现有的业务频率划分，可以在该频段采用全部或部分的划分；
注释2：在C1中，为了FDD设备的实现，所有在边界上的保护带应当从2570～2620MHz 频
段中考虑。依据ITU-R M.[Mitigate]报告，保护带应当尽可能小；
注释3：在C3中，主管部门可以在全频段上采用TDD，或者在频段上混合采用FDD，TDD。
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一些主管部门可能使用任意双工间隔或相反的双工方式。但是当主管部门选择采用混合的
FDD/TDD方式，并且使用固定的双工间隔时，双工间隔和双工方式优选C1方案。
美国FCC在2004年允许固定微波业务使用~频段，这极大促进了Wimax系统在
此频段的设备研制和开发。因此将导致在部分地理区域，例如“热点”地区，出现3G和Wimax系
统邻频共存的情况。由于高频器件的非线性特性，这些不同系统之间将存在相互干扰，造成3G
系统容量损失以及Wimax系统性能下降。
WiMAX 的双工方式为 TDD，与邻频工作的 IMT-2000 系统间可能出现以下干扰场景。
1) IMT-2000 BS ↔ WiMAX BS
2) IMT-2000 BS ↔ WiMAX UE
3) IMT-2000 UE ↔ WiMAX BS
4) IMT-2000 UE ↔ WiMAX UE
这里我们着重于用确定性分析方法来研究第一种场景。
3 确定性分析方法
研究同一地理区域内邻频工作的无线通信系统间的共存问题通常用以下三种方法：确定性
分析、蒙特卡罗仿真和实地测试方法。其中确定性分析方法基于链路预算原则，通过理论计算
得出衡量两系统能否共存的重要指标之一：保证受害系统能够正常运营所需的系统间额外保护
度的粗值，为蒙特卡罗仿真提供理论指导和校验依据。首先，根据干扰源发射机和受害接收机
中心频率间隔∆f和发射机发射频谱特性和接收机接收频谱特性计算两系统间该干扰链路的邻信
道干扰比ACIR，再由受害系统干扰评估准则求出受害接收机所能容纳的最大外来干扰电平，最
后通过公式(2)求出所需额外保护度∆L。
∆L = PTx +GTx +GbfTx +GbfRx − Pathloss +GRx − ACIR − Imax （2）
其中：PTx 为干扰源发射功率，GTx 为干扰源天线增益，GbfTx 为发送分集增益，GbfRx 为接
收分集增益，Pathloss 为干扰链路路径损耗，GRx 为接收机天线增益，Imax为受害接收机所能
容忍的最大外来干扰强度。
确定性分析方法通常用于定性分析台站间的干扰，该方法比较适用于基站间干扰分析，但
是对于终端与基站间以及终端与终端间的干扰，由于移动终端的数目众多以及位置的不确定性，
会导致结果的不确定性，通常只能根据最差情况计算相关干扰，无法得到比较切合实际的结果。
因此我们在这里主要运用确定性方法来研究两系统基站间的相互干扰情况。确定性分析一般选
取干扰最严重的链路进行分析，且相关参数，如发射功率，发射天线增益，接收天线增益均取
最大值，所得干扰程度较实际情况严重一些，但该方法简单高效，适合研究前期进行定性分析。
基站-基站路径损耗模型
当 WiMAX 基站和 IMT-2000 基站间距离大于 dbreak时采用双折线视距传播模型【4】，并由于
反射或散射效应，衰减系数增大一倍，考虑 10dB 的对数正态阴影衰落；小于 dbreak时采用自由
空间模型，不考虑对数正态阴影衰落，如公式(3)所示。
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20log( ) 1
20log( ) 40log( )
bs-bs
break
break break
d d d
d d d d
L + ≤ ≤
− + >
⎧⎪⎨⎪⎩
=
(3)
其中距离 d 表示基站之间的距离，单位为米。拐点计算公式为：
4 tx rx
break
h hd λ
⋅ ⋅=
在 WiMAX 基站与 IMT-2000 基站间简化路径损耗公式为：
Pathloss=40*log10(R),R>1248m，附加 10dB 阴影衰落；
Pathloss=+20*log10(R),R<1248m，无阴影衰落；
ACIR的计算
邻信道干扰功率比（Adjacent Channel Interference Ratio，ACIR）可以用式（1）综合表征邻信
道泄漏比和邻信道选择性。
ACSACLRACIR
111 +=
ACLR 的计算
邻信道泄漏比（Adjacent Channel Leakage Ratio，ACLR）定义为发射功率与邻信道测得功
率之比。
表2 某移动通信系统基站发射机的频谱
∆f f_offset 最高点 测量带宽
MHz ≤ ∆f <
MHz
≤ f_offset
<
-20 dBm
30 kHz
MHz ≤ ∆f <
MHz
≤f_offset
< -20 dBm-10（ MHz
offsetf _
）
dB
30 kHz
MHz ≤ ∆f <
MHz
≤ f_offset
<
-28 dBm
30 kHz
MHz ≤ ∆f
≤∆fmax
≤ f_offset <
f_offsetmax
-13 dBm
1 MHz
上表2中为某移动通信系统基站发射机的频谱模板，其中∆f 为载波频率与最靠近载波频率
的测量滤波器降3dB 频率点之间的频差；f-offset 是载波频率与测量滤波器中心频率之间的频
差。
根据上表中BS 的发射模板计算 处的ACLR，设BS的最大发射功率为34dBm。BS 相
邻信道偏移是，相应的∆f 范围为 ~ ，根据发射模板采用中值积分法分段
积分。
(1) 当 MHz ≤ ∆f < MHz时
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干扰功率POOB1＝-20dBm + 10lg()/==
(2) 当 MHz ≤ ∆f < MHz 时
中值功率为-20dBm－10((+)/)=
干扰功率POOB2＝ + 10lg(-1)/==
(3) 当 MHz ≤ ∆f < MHz 时
干扰功率POOB3＝-28dBm + 10lg()/==
(4) 当 MHz ≤ ∆f≤∆fmax 时
干扰功率POOB4＝-13dBm + 10lg()/1=-23dBm=
则：POOB＝POOB1＋POOB2＋POOB3＋POOB4＝－
所以，ACLR＝34dBm－（－）=
基站ACS计算
3GPP [5]协议中对WCDMA BS接收特性相关规定如下：
与WCDMA接收机灵敏度测试相比较，ACS测试的干扰中增加了邻道干扰和由于测试设备
发射机不理想产生的泄漏功率，3GPP TS [28]中规定在ACS测试中，要求测试设备ACLR
至少为63dB，因此由于发射机不理想产生的干扰在总干扰中可以忽略不计。
根据3GPP TS ，在WCDMA基站ACS测试时，对于语音业务而言，当频率间
隔IF＝5MHz时，施加的干扰信号平均功率（Interfering Signal MeanPower）为-52dBm，带内接
收有用信号（Wanted Signal Mean Power）为-115dBm，较之接收机灵敏度测试中基站灵敏度（BS
Reference Sensitivity Level）为-121dBm增加6dB，在保证BER ≦ 的条件不变（终端状态不
变，Eb/N0 不变，即SIR不变）的情况下，接收有用信号增加6dB，相应的接收干扰信号功率在
噪声功率（NoisePower：-103dBm）的基础上也增加6dB，则WCDMA基站带内接收到的外部干
扰信号功率约为-103+6＝-97dBm。WCDMA基站ACS@5MHz＝-52-(-97)＝45dB。
同理，保证BER ≦ 的条件下，当频率间隔IF＝10MHz 时，施加平均功率为-40dBm 的
干扰信号，带内接收有用信号为-115dBm，WCDMA 基站带内接收到的外部干扰信号功率约为
-103+6＝-97dBm。WCDMA 基站ACS@10MHz＝-40-(-97)＝57dB。
4 WiMAX基站与IMT-2000基站干扰分析
参数的选取与计算结果
两大系统的参数选取
分析中相关参数的取值对 WiMAX 与 IMT-2000 基站系统的干扰共存研究结果的准确度和
合理性起着决定性的作用。仿真参数可按性质划分为：WiMAX 系统参数、IMT-2000 系统参数
及公共参数，如传播模型，天线方程式等。
WiMAX 系统参数及 IMT-2000 系统相关参数分别如下表 3 及表 4 所示：
表 3 WiMAX系统相关链路参数
小区结构 宏小区蜂窝结构，19 小区/57 扇区，小区半径 1000m
系统间平移量 0，500m，1000m
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研究频段 2500-2690MHz
带宽 5MHz
每扇区下用户数 16d: 1 个/扇区; 16e: 5 个/扇区
功率控制 无
DL/UL 比例 2:1
BS
MCL(包括天线增益) BS—BS：50dB
最大发射功率 36dBm
天线参数
基站天线类型 60°定向天线
天线增益 18dBi
天线高度 30m
噪声参数
噪声基底 -174dBm/Hz
噪声指数 3dB
噪声功率 -104dBm
允许的外系统干扰门限 -110dBm
表 4 IMT-2000系统相关链路参数
小区结构 宏小区蜂窝结构，19 小区/57 扇区，小区半径 1000m
系统间平移量 0，500m，1000m
研究频段 2500-2690MHz
带宽 5MHz
BS
MCL(包括天线增益) BS—BS：50dB
最大发射功率 基站最大发射功率 43dBm 每码道最大发射功率 30dBm
功率控制模式 基于 SINR
功率控制步长 1dB
Outage 条件 SINR 没有达到目标值
天线高度 30m
天线增益 18dBi
噪声基底 -174dBm/Hz
噪声指数 5dB
噪声功率 -103dBm
允许的外来干扰门限 -109dBm
目标 Eb/N0
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ACIR计算结果
利用以上参数可分别计算出表5和表6所示的ACLR及ACS值。
表 5 WiMAX BS相关干扰参数
BS 5MHz 间隔 10MHz 间隔
ACLR dB 66dB
ACS 70 dB 70 dB
表 6 IMT-2000 BS相关干扰参数
BS 5MHz 间隔 10MHz 间隔
ACLR 45 dB 50 dB 标准
设备 ACS 46 dB 58 dB
ACLR 57 dB 74 dB 实际
设备 ACS 65 dB 75 dB
再利用表5和表6中的参数计算出使用IMT-2000标准设备和IMT-2000实际设备时相应场景的
ACIR值，如表7和表8所示。
表7 使用IMT-2000标准设备时的ACIR
干扰路径 WiMAX BS 干扰 IMT-2000
BS
IMT-2000 BS 干扰 WiMAX
BS
ACLR（dB） 45
ACS （dB） 46 70
5MHz间隔
ACIR (dB)
ACLR（dB） 66 50
ACS （dB） 58 70
10MHz间隔
ACIR (dB)
表8 使用IMT-2000实际设备时的ACIR
干扰路径 WiMAX BS 干扰 WCDMA
BS
WCDMA BS 干扰 WiMAX
BS
ACLR（dB） 57
ACS （dB） 65 70
5MHz间隔
ACIR (dB)
ACLR（dB） 66 74
ACS （dB） 75 70
10MHz间隔
ACIR (dB)
确定性分析结果
我们假定有三种地理位置布局结构，分别为两系统基站共站，间隔500米及间隔1000米。两
系统基站共站情况如图1所示，两系统基站非共站即异址共存情况如图2所示。
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图 1 两系统基站共站的网络布置图
-4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
图 2 两系统基站异址共存的网络布置图
当 WiMAX 基站和 IMT-2000 基站同址共存时，采用最小耦合损耗 MCL 方法分析两者之间
-4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
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的干扰错误！未找到引用源。，计算公式如下所示：
所需额外隔离度＝发射功率－MCL－ACIR－允许的干扰门限电平[10]
结果见表 9 和表 10。
表 9 WiMAX 基站干扰 IMT-2000 基站确定性分析结果（共站）
参数名称 5MHz 间隔 10MHz 间隔
发射功率 [dBm] 36 36
MCL [dB] 50 50
ACIR [dB]
接收机输入端干扰电平 [dBm] -59 -71
允许的干扰门限电平 [dBm] -109 -109
所需额外隔离度 [dB]
表 10 IMT-2000 基站干扰 WiMAX 基站确定性分析结果（共站）
参数名称 5MHz 间隔 10MHz 间隔
发射功率 [dBm] 43 43
MCL [dB] 50 50
ACIR [dB]
接收机输入端干扰电平 [dBm] -52 -57
允许的干扰门限电平 [dBm] -110 -110
所需额外隔离度 [dB]
WiMAX 基站与 IMT-2000 基站非共址即两者之间有一定的地理偏移量时，干扰分析基于链
路预算原则。所用的计算公式如下：
所需额外隔离度=发射功率＋天线增益－路径损耗－ACIR－允许的干扰门限电平
结果如表 11 所示。
表 11 WiMAX 与 IMT-2000 基站间干扰确定性分析结果（异址）
ACIR[dB]
所需额外隔离度
[dB]
距离
[m]
发射功
率[dBm]
路径损
耗[dB]
天线增
益[dBi] 5MHz
间隔
10MHz
间隔
5MHz
间隔
10MHz
间隔
500 36 35 WiMAX BS 干
扰 IMT-2000 BS
1000 36 35
500 36 35 IMT-2000 BS
干扰 WiMAX
BS 1000 36 35
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5 总结
由以上分析可知，邻频共存的 WiMAX 和 IMT-2000 系统基站间会有一定程度的干扰。为
了使以上两种无线通信系统合理共存，需要采用一些无线通信系统间干扰保护常用的规避措施，
可采用以下方法。
• 使用频率保护带
使用频率保护带是一种比较通用，适用于全网的方法。在进行频率分配时，应尽量在可能
存在干扰的无线通信系统间留一定的保护频带，这样可以有效的降低系统间相互干扰，还能在
一定程度上降低共存系统收发信机的射频指标。
• 增加天线间的最小耦合损失
增加天线间的最小耦合损失（MCL）是经济且有效的方法。可以通过调整天线的下倾角，
选用不同方向角或调整两系统天线的水平垂直隔离距离等方法提高天线间的最小耦合损失，从
而有效降低干扰。
• 限制射频指标
对共存的系统的收发信机的射频指标进行严格限制，以提高各干扰链路的固有 ACIR，满
足共存需要。
• 采用共存滤波器
采用共存滤波器是一种比较灵活有效的方法，既可以用于发射端，改善 ACLR 指标；也可
以用于接收端，改善 ACS 指标，但对于大规模网络来说其造价也是极具可观的。
• 采用功放的线性化技术
采用功放的线性化技术可以降低射频的非线性，从而减少由于发射机和接收机的非线性带
来的带外辐射干扰和杂散干扰。
• 合理的站址规划
运营商在布网时要结合邻频运营的无线通信系统间共存研究结果，合理选取站址。例如，
如果影响两系统共存的最大因素为基站间干扰，应尽量使不同系统的基站远离；如果影响两系
统共存的最大因素为基站与终端间的干扰，应尽量使不同系统的基站共址放置。
参考文献
[1] IEEE , “IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16: Air Interface for Fixed
Broadband Wireless Access Systems”, IEEE -2004.
[2] IEEE , “Draft Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Part 16: Air
Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems- Physical and Medium Access Control Layers for
Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands”, IEEE .
[3] ITU-R Document 8F/427, Chairman’s Report on the 15th meeting of WP 8F (Geneva, 1-8 February 2005).
[4] Parsons D, “The Mobile Radio Propagation Channel”, Pentech Press, London, 1992.
[5] 3GPP , Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD), .
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Interference Coordination
Research of WiMAX BS And IMT-2000 BS
Sun Hui
Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing (100876)
Abstract
This paper maily studies the WiMAX and IMT-2000 systems coexistence interference between base
stations. deterministic analysis method is used to research the adjacent frequency interference between
WiMAX base stations and the IMT-2000 base stations. Based on the analysis of the interference, we
presented isolations for each interference link as well as protection methods for coexistence.
Keywords：WiMax BS，IMT_2000 BS， interference，deterministic analysis method
