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UWB设备对 IS-95系统的电磁干扰
吕爱霞，邹卫霞，周正
北京邮电大学电信工程学院，北京（100876）
摘 要：本文给出了一种研究 UWB 与窄带 CDMA 系统共存的理论研究方法，针对 UWB
对窄带 CDMA（既 IS-95）的下行链路造成的干扰进行仿真研究。给出 UWB和 IS-95共存
时允许的 UWB设备发射功率。
关键词：超宽带；电磁兼容；电磁干扰；IS-95.
中图分类号：
1. 引言
近年来由于无线频谱资源的日益匮乏，超宽带（UWB）[1]无线通信技术受到越来越多
人的关注，但是在其大规模的应用之前还有一些实际的问题需要解决。其中超宽带电磁兼容
[2]的问题已经成为制约它发展的主要瓶颈。目前美国，欧洲以及日本和新加坡等国家都相应
的提出了自己国家的频谱规划曲线，为 UWB 的进一步应用做好准备。我国也在积极搜集相
关资料为进一步引进 UWB 技术铺平道路。
本文针对 UWB 和美国目前应用的 IS-95 系统共存问题从理论进行了仿真分析，同时分
析了单一和集总的 UWB 对 IS-95 系统造成的干扰。
2. UWB 传播模型
UWB[2]信号的传播模型对于确定接受到 的 UWB 信号以及 UWB 与所有无线电通信兼
容性问题都至关重要，需要确定发射台和受干扰接收机之间的传播损耗。无线电波在传输过
程中受到的影响可以分为以下几个方面：长期---路径衰落；中期—阴影效应；短期—多径效
应和快衰落。这三种影响一般都存在，存在多径效应和阴影效应的环境下，平均接受的信号
功率与距离成指数规律变化。一般可用下式来表征距离为 d 时的总衰减 PL(d)[3]
PL（d）=PL0+10nlog10(d/d0).
其中：PL0 表示在距离 d0 处自由空间传播损耗，可以由下式[4]确定
PL0=20log(4πfcd0/c)
式中 fc表示 UWB 波形频谱-10B 处的最小频率 fmin 和最大频率 fmax 的几何平均值，
c min maxf f f= ，n 表示路径损耗指数。
本文通过用于窄带信号的传统路径损耗模型得到距 UWB 接收机为 d 的接收功率[4]
0 0( ) ( 0) 10 log10( / )PL d PL d n d d Xσ= + +
表 1 UWB 传播路径损耗模型参数
路径损耗 (1 -10
GHz
景 路损指数 n PL0 [dB] d0(m) 衰落 [dB]
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LOS
NLOS
Hard NL
~
– 5
≥ 7
20log
（4π fd0/c）
1
.5
– 4
4
办公室
LOS
NLOS
hard NL
~
2 – 4
4–
20log
（4π fd0/c）
1
-4
– 4 >4
室外
LOS
NLOS
~2
3 - 4
20log
（4π fd0/c）
1
-1
<3
其中：PL0（d0）表示参考距离处的自由空间传耗表示路径损耗指数；X 表示对数正态阴影
衰落路径损耗具有频率依赖性。在窄带系统中，可以忽略信号带宽上的功率变化。UWB 信
号比一般的窄带信号带宽要大得多，同时 UWB 传播的依赖性主要是由天线引起，而不是路
径损耗。因此用于窄带信号通信的路径损耗模型可以作为 UWB 信号的路径损耗
3. 参数
3 .1 IS-95 的链路参数:
热噪声的功率谱密度 KT=-174dbm/MHz
参考带宽[5] Bref=1MHz
受害接受机的带宽 B=
受害接受机的噪声值 NF=8dB
接受端允许的干扰带宽 -111dBm
参考带宽内允许的干扰水平
受害接受机的增益 0 dBi
UWB 激活因子
UWB[6]的带宽很宽，对于大多数应用来说，采用 UWB 传输只需要很短的时间，即 UWB
启动工作的时间很短，也就是说 UWB 的激活因子低，未经压缩的视频因子可以占 UWB 激
活因子的 95%以上。ITU 建议的 UWB 设备典型的激活因子：室内为 1%---5%，室外为
%%，热点地区（HOTSPORT）：仿真中使用 20%
UWB 设备密度
ECC Report 64[7]中给出了若干场景下的 UWB 的设备密度为保证 UWB 大量应用时不会
对 IS-95 形成过大的干扰，本文增加了 UWB 设备的密度为 100000 的情况。
4. UWB 干扰仿真分析
单一 UWB 干扰模型
假设一个 UWB 与受干扰设备（UE）之间分别相距１米、36 厘米、20 厘米时，通过测
量 IS-95 设备受到的干扰来确定 UWB 设备所允许的发射功率[8]。
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单一干扰仿真结果分析：
表 2 单个 UWB 设备对 UE 的干扰（dBm/MHz）
保护距离(m) 1
路径损耗/dB
允许 UWB 门
限值（I/ Nth =
-10）
2 4 6 8 10
-80
-75
-70
-65
-60
-55
图 1 UWB 设备对 IS-95 800MHz 系统的干扰仿真图
2 4 6 8 10
-75
-70
-65
-60
-55
-50
图 2 UWB 设备对 1900MHz IS-95 系统的干扰仿真图
参考文献对于固定信噪比要求的 UWB 与 IS-95 系统共存时，两者距离越远则 UWB 所
允许发射的 EIRP 越大。
集总干扰模型
多个 UWB 设备对 UE 的干扰[9]：本文假设 UWB 设备使用全向天线且发射功率相同，
UWB 设备对其它现有业务的干扰由距离决定。将移动台置于均匀分布的 UWB 设备中间，
UWB 设备均匀分布在以移动台为圆心的圆平面上。采用 UWB 技术的设备均匀分布在以被
干扰的 UE 作为中心的圆中。并假设所有的 UWB 发信机和被干扰的 UE 在同一平面。被干
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扰的 UE 位于两半径分别为 Rmin 和 Rmax 同心圆的中心，其中 Rmin〈Rmax。并假设 Rmin=1，
Rmax=15。
模型如下图：
UWB System
MS
x
y
图 3 多个 UWB 设备的干扰模型（1m-15m）
集总干扰仿真结果分析：
表 3 集总 UWB 设备对 UE 的干扰
Case1 800M
传播模
型(I/N=-6)
自 由
空间
LOS NLOS Hard-NLOS
家庭室
内 100%
办公室
室内 100%
室 外
100%
Case2 1900M
家庭室
内 100%
办公室
室内 100%
室 外
100%
_
表给出了热点地区激活因子为 100%的不同的传播模型下[10],UWB 设备在 800M 和
1900M 的带外泄露功率谱密度。根据仿真结果分析可知多个 UWB 设备对 UE 的干扰比单个
近距离 UWB 设备对 UE 的干扰要大一些，但是两者相差很小。因此在考虑 UWB 设备的干
扰时可以只考虑单个近距离 UWB 对 UE 的干扰，得出 UWB 允许发射功率的门限值。由表
得，当保护距离为 1m 时，允许发射功率为 MASK 值为
f=900MHz 时为-70dBm/MHz，f=1800MHz 时为-70dBm/MHz，因此本文所建议的门限值基
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本满足实际场景的仿真要求。
5. 结语
本文分析了均匀分布于二维空间的 UWB 设备合成干扰以及单一 UWB 设备对 IS-95 终
端设备的影响。从仿真结果可以看出 UWB 设备对较近距离的 IS-95 终端得影响最为明显，
也是仿真考虑的重点。从结果图上可以看出,IS-95 800MHz 对 UWB 设备的发射门限功率要
求更加严格。因此为了 UWB 设备能够在规定的频段正常工作同时又不会对现存的其他无线
窄带系统造成干扰还有很多的工作要做，鉴于各国的频段应用也不尽相同具体的情况还有具
体分析，才能保证 UWB 设备的正常使用。
参考文献
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[10]于学禹 邹卫霞 周正 UWB 对 的电磁干扰电磁干扰分析 无线电工程。
Coexistence between UWB and IS-95 Cellular System
Lv Aixia，Zou Weixia，Zhou Zheng
English units：Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing（100876）
Abstract
Now the Ultra-wideband (UWB) technology is one of the new wireless communications technology
being studied. The UWB technology owns the traditional narrowband wireless technology, an
extremely wide bandwidth, low transmission power, and shares bandwidth with other close-spectrum
wireless communications technology. However, UWB owns a very wide bandwidth, and when it
coexists with other narrow-band operational systems, UWB equipments are likely to interfere
with other equipments. Therefore this paper studies the interference of the UWB equipment to
narrowband CDMA (both IS-95) downlink .
Keywords：UWB；Electromagnetic Compatibility；Electromagnetic interferenceIS-95.
作者简介：
吕爱霞（1980-），女，河北石家庄人，硕士；
周正（1945-），男，汉，教授，博士，硕（博）士生导师。
