（电磁场与微波技术专业论文）tdscdma和phs系统干扰共存分析和仿真.pdf

摘要 t d s c d m a ( t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l 鼬l ea c c e s s ) 将可能成为应 用最广泛的3 g 标准，p h s ( p e r s o n a lh a n d y 。p h o n es y s t e m ) 系统在我国已经广泛使用，并 短期内还将继续存在，因此我国各大运营商需要追切解决的是各系统共存能闯题。我国为 p h s 分配的频段是1 9 0 0 1 9 2 0 m h z ，t d s c d m a 其中一个频段为1 8 8 0 1 9 0 0 m h z ，由于p h s 与t d - s c d m a 在该频段邻频共存，因此在1 9 0 0 m h z 频点附近两系统会产生较强的邻频干 扰，在t d s c d m a 系统的其他频段，由于频带距离较远，可以忽略相互间的干扰。 本文首先采用确定性计算方法对t d s c d m a 系统和p h s 系统基站闻的干扰的最坏情 况进行研究，根据两系统基站的各种收发特性和无线性能指标，得出两系统共存所需的最 小隔离度。这种方法虽然不太符合实际复杂的系统，但是简单赢效。根据分析，p h s 基站 对t d s c d m a 基站的干扰比t d s c d m a 基站对p h s 基站的干扰更为严重。 本文的重点是剩爆蒙特卡罗( m o n t ec a r l o ) 仿真方法磷究t d s c d m a 和p h s 系统闯 的干扰。首先建立t d s c d m a 单系统仿真平台，然后在该平台上添加p h s 系统，对 i d s c d m a 与p h s 之闻的相互干扰进行了详细的仿真，计算给出了不同小区覆盖半径下， 保证系统容量损失低于5 时，两系统共存所需的a c i r ；t d s c d m a 系统基站采用定向 基站与p h s 系统共存所需的空间隔离度比采用全向基站小1 0d b 。这些曲线和结论为今后 异系统混合组网以及网络的优化提供参考。 关键谣：仍s c d m a ，p h s ，最小耦合损耗，蒙特卡罗仿真，共存，干扰 a b s t r a c t t d s c d m ai st h em o s ta p p l i c a b l es t a n d a r df o rp r o v i d i n g3 gs e r v i c ei nf u t u r e , w h i l ep h s h a sb e e nu s e da c r o s sc h i n af o rs e v e r a ly e a r s ，a n di tw i l ln o tb ed i s a p p e a ri nal o n gt i m e ，s ot h e c h i n e s es e r v i c ep r o v i d e r sh a v et od e a l 、蜒氇t h ep r o b l e mo fc o e x i s t e n c eb e t w e e nt d - s c d m a a n dp h s 。i nc h i n a , p h st a k e st h e19 0 0 19 2 0 m h zf r e q u e n c yb a n d ，w h i l eo n eo ft d - s c d m a f r e q u e n c yb a n di s 18 8 0 19 0 0 m h z 。a sa r e s u l t ，a tt h ef r e q u e n c y19 0 0 m h z ，p h sw i l lb ea d j a c e n tt o t d w s c d m a ，t h e r ew i l lb es t r o n g e ra d j a c e n tc h a n n e li n t e r f e r e n c eb e t w e e nt h e m ，c o m p a r e dt o p h sa n do t h e rt d - s c d m a t _ f r e q u e n c yb a n d ，w h i c hc o u l db en e g l e c t e d r e s e a r c ho nt h ei n t e r f e r e n c eb e t w e e nt h et d - s c d m ab a s es t a t i o n s ) a n dp h sc e l l s t a t i o n ( c s ) s y s t e mi nt h ew o r s tc i r c u m s t a n c eb ys p e c i f i cc a l c u l a t i o ni sg i v e nf i r s t l y t h e m i n i m u mi s o l a t i o nf o rt h ec o - e x i s t e n c eo ft h e s et w os y s t e m sh a sb e e na n a l y z e db a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dp a r a m e t e r so ft r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e r t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ei n t e r f e r e n c e o f p h s c st ot d s c d m ab si sl a r g e rt h a nt h a to f t d s c d m a b st op h sc s t h ep r i m a r yw o r ki nt h i st h e s i si su s i n gm o n t ec a r l om e t h o dt or e s e a r c ht h ei n t e r f e r e n c e b e t w e e nt h e s et w o s y s t e m s 。o nt h et d s c d m as i n g l es y s t e ms i m u l a t i o np l a t f o r mi n s e r t e dw i t h m o d u l so fp h ss y s t e m ，t d s c d ma n dp h sc o e x i s ti n t e r f e r e n c ei sd i s c u s s e di nd e t a i l s 。a n d s o m er e l e v a n tc u r v e sa n dc o n c l u s i o nh a sb e e no b t a i n e dt h a tt h ea c i rf o rt h ec o e x i s t e n c eo ft w o s y s t e m sh a sb e e nc a l c u l a t e db a s e do nc e l l u l a rc o v e r i n gr a d i u sa n dt h eu s e rc a p a c i t y c o m p a r e d w i t ht h ed i r e c t i o n - o r i e n t e db a s e - s t a t i o nf o rt d s c d m as y s t e m ，t h es p a c ei s o l a t i o n f o rt h e c o e x i s t e n c ew i t hp h ss y s t e mi s10d bs m a l l e rt h a no m n i - d i r e c t i o nb a s e s t a t i o n t h es i m u l a t i o n r e s u l t so ft d - - s c d m aa n dp h sc o - e x i s t e n c ei nt h i st h e s i sw i l lb ev a l u a b l ef o rd i f f e r e n ts y s t e m s n e t w o r kp l a n n i n ga n do p t i m i z i n gi nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：t d s c d m _ a , p h s ，m i n i m u mc o u p l i n gl o s s ，m o n t ec a r l os i m u l a t i o n , c o m e x i s t e n c e ，i n t e r f e r e n c e i i 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声盟所璺交的学位论文是我个人在导炳指导下进行的研究 工作及取得的研究成果a 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方舞，论文孛不苞禽冀楚人已经发表或撰写避祷研究成累，毪不琶 含为获得鹰京邮电大学或其它教育机构憋学位或证书褥使用避的材 料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 鞘辘翡说鞠并表示了滋意。 戮究生签糕：鼗鬻： 南索癣邀太学学位谂丈使黑授投声鼷 鬻索都毫大学、孛蹩藉学技术蕊意爵兖群、蓬家篓书薅蒋粳漂鐾 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本入魄子文档的内容藕纸质论文的内容裙一 致蛰滁在保蜜裳蠹煞缳密论文外，竞许论文款查阕帮誊蔫，霹激公零 包括刊登) 论文的全部城部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 瓣究燃：一落：盟糯掣 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 移动通信系统的发展概述 无线移动通信的历史可以追溯到1 9 世纪8 0 年代赫兹( h e i n r i c hh e r t z ) 所做的基础性实 验，以及由玛可尼( g u g l i e l m om a r c o n i ) 延续到1 9 世纪末的研究工作。在第二次世界大战期 间，种种军事上的需求导致了移动逶信事业的隧大变化，其中涉及到系统设计、可靠性和 价格等。 二战结束后，移动通信开始转为民用。第一代模拟移动通信系统由贝尔公司在2 0 世 纪7 0 年代提出，第一代系统只提供语音业务。第二代数字移动通信系统以g s m 、i s 9 5 ： 和i s 1 3 6 等为代表，并在2 0 世纪8 0 年代末开始商用。进入2 0 世纪9 0 年代后期，随着全 球经济一体化和社会信息化的进程，移动通信业务和移动通信用户呈高速增长的趋势。这 使第二代移动通信系统在系统容量和业务种类上趋于饱和，为了适应对移动通信个入化、 智能化、多媒体化的要求，国际上提如了第三代移动通信系统( 也简称3 g ) 标准，并将按 照此标准开发第三代移动通信系统。 目前，第三代移动通信系统的框架已确定，将以卫星移动通信网与地隧移动通信网相 结合，形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区不同密度用户的通 信需求，支持话音、数据和多媒体业务，实现人类个人通信豹理想。i t u 对第三代陆地移 动通信系统的基本要求是：l 、业务数据速率：室内2 m b p s ；手持机3 8 4 k b p s ；高速移动f d d 方式1 4 4 k b p s ，移动速度达到5 0 0 k m h ；t d d 方式1 4 4 k b p s ，移动速度达到1 2 0 k m h ；2 、 业务质量：数据业务的误码率不超过1 0 3 或1 0 6 ( 根据其体业务要求) ，并可提供高速数 据、低速图像、电视图像等数据传输业务；3 、兼容性：具有全球范围设诗的高度兼容性， i m t 2 0 0 0 业务应与固定网络业务，无线接口具有高度的兼容性；4 、全球无缝覆盖：移动 终端可以连接地面网和卫星网，使用方便；5 、移动终端：体积小、重量轻、具有全球漫 游功能。 1 2 本文提出的研究意义 随着3 g 脚步的日益临近，各系统闻互干扰研究成为业界比较热门的课题，逶过研究 各系统间共存所需要的条件，才能找到合理有效的解决途径，为3 g 网络建设做好准备。 各大运营商在对自己西前的网络加大优化力度的同时，都面临着如何更好与后续3 g 系统 l 南柬邮电大学硕士研究生学位论文第一覃绪论 相兼容的问题，都在从成本代价最小、工程最具操作性、对现有网络影响最小的角度出发， 寻求解决3 g 网络建设中存在的互干扰问题的解决方案。政府主管部门也在密切关注并通 过褥业标准化组织来研究和制订符合国情的最佳3 g 决策方案和政策规定。 中国对3 g 系统频率使用进行了规划，规定1 8 8 0 一1 9 2 0 m h z 为t d d 使用频段之一。 耳前，我国已大规模商用的p h s 系统占用的是1 9 0 0 一1 9 2 0 m h z 频段。因此，t d s c d m a 系统和p h s 系统将在多个频点处邻频共存。由于发射机和接收机滤波器的不完善性，共存 的掰个系统会产生相互子扰，造成链路质量下降和系统容量降低。研究t d s c d m a 与p h s 系统之间的干扰问题，可以为我国的频率规划和将来的移动网络规划提供重要的参考和依 据。随着t d 。s c d m a 逐步走向商用化，如何实现p h s 和t d s c d m a 网络的融合和共存， 成为所有运营商共同关心和研究的重大课题，这个问题如果解决得当，可以极大地节省投 资，有效控制风险，搜运营商投资获利最大化，会产生题大的社会经济效益，意义非常重 大。 1 3 本文的主要任务 本文针对3 g 系统中t d s c d m a 和p h s 两系统共存干扰问题展开研究。结合中兴通 讯关于互干扰的研究课题进度，是前p h s 系统在我们国家已经大量投入商用，而 t d s c d m a 的系统芷在进行预商用组网和仿真研究中，因此本文主要基于对t d s c d m a 系统的研究和仿真平台搭建，然后综合考虑p h s 系统，进行两系统干扰共存的分析和研究。 1 4 本文的主要工作及内容安排 本文主要是在对t d s c d m a 系统干扰分析的基础上，增加p h s 系统的干扰，通过分 析和仿真并得出两系统共存所需要昀空间隔离及隔离距离。 文章主要工作包括： l 、基础性兹工作。 主要分析3 g 系统的工作频段及其对互干扰研究产生的影响，t d 。s c d m a 系统的特点 和关键技术，如智齄天线、联合检测、接力切换、动态信道分配和功率控制等。重点研究 了t d s c d m a 和p h s 两系统共存时的互干扰产生的原理和类型，以及互干扰的分析方法。 有两种方法进行研究：一种是最小耦合损耗( m c l ) 确定性的计算方法，另一种是m o n t e c a r l o 静态系统仿真的方法。 2 、m c l 确定性计算对互干扰的研究。 2 堕塞坚皇奎兰蹩圭塑塑生燮垡堡茎里二堡堕丝 通过确定性分析，计算t d s c d m a 和p h s 系统间共存所需的最小隔离空间。 3 、m o n t ec a r l o 静态仿真对互干扰的研究。 根据t d 。s c d m a 系统静态仿真平台，进行些单系统的覆盖和容量的课题研究。然 后利用该平台，同时结合p h s 系统静态仿真平台，分析仿真两系统共存干扰情况。通过 对两系统共存时的m o n t ec a r l o 静态仿真，可以得到邻道干扰比( a c i r ) 、小区半径与系统 容量损耗的对应关系，从而可以得到两系统共存时所需的空间隔离。系统仿真的结果可以 对t d s c d m a 系统嬲络觏划提供有力的支持。 全文结构如下： 第一章：绪论。主要介绍本文研究的背景以及主要王馋； 第二章：系统原理概述。对t d s c d m a 和p h s 系统原理和关键技术做简要介绍； 第三章：t d s c d m _ a 与p h s 系统的互于扰理论分析。阐述干扰产生原理和干扰对网 络性能的影响； 第露章：m c l 方法分析t d 。s c d m a 和p h s 系统于扰共存。采用确定性方法对异系统 间互干扰进行研究； 第五章；m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d s c d m a 系统仿真模型。主要介绍各个模块的 实现以及设计方法； 第六章：t d s c d m a 和p h s 系统互干扰分析和仿真。分析舜系统予扰的计算，并进 行仿真，得出仿真结论。 南赢邮电大学硕士研究生学位论文第二章系统原理撮述 2 13 g 工作频段 第二章系统原理概述 2 0 0 2 年1 0 月，国家信息产业部下发文件关于第三代公众移动通信系统频率规划问 题的通知( 信息产业部无委会 2 0 0 2 1 4 7 9 号) 中规定：主要工作频段( f d d 方式：1 9 2 0 1 9 8 0 i v l h z 2 1 1 0 2 1 7 0 m h z ：t d d 方式：1 8 8 0 1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0 2 0 2 5 m h z ) 。补充工作 频段( f d d 方式：1 7 5 5 1 7 8 5 m h z ，1 8 5 0 1 8 8 0 m h z lt d d 方式：2 3 0 0 2 4 0 0 m h z ，与 无线电定位业务共用) ，如图2 1 。从中可以看到t d d 得到了1 5 5 m h z 的频段，而f d d ( 包 括w c d m a f d d 和c d m a 2 0 0 0 ) 共得到了2 x 9 0 m h z 的频段。 f d d 1 d d 圈2i 中国3 g 频谱分配目 从中国3 g 频谱分配图可以看出，在1 8 8 0 m h z 1 9 2 0 m h z 频段是属于t d d 系统，而 1 9 0 0 m i - i z 1 9 2 0 m h z 频段已被p h s 系统所占用，因此实际中应该是t o s c d m a 与p h s 在1 8 8 0 m h z - - 1 9 2 0 m h z 频段邻频共存。因此，在1 9 0 0 m i z 频段处存在t d s c d m a 与p h s 相互干扰 2 2t d s c d m a 系统介绍 t d - s c d m a ( t i m e d i v i s i o n - s y n c h r o n o u s c o d e d i v i s i o n m u l t i p l e a c c e s s ) 技术是由我国 提出的一种c d m a t d d 技术，它具备c d m a t d d 的一切特点。c d m a t d d 综合使用了 t d m a 、f d m a 和c d m a 技术，c d m a t d d 上行和下行链路在同一频点、不同的时隙进 行双工通信。 2 2 it d s c d m a 系统特点 所示 t d - s c d m a 技术是集t d m a 、f d m a 、c d m a 和s d m a 等技术于一体，如图2 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章系统原理概述 a 、时分多址在时闻轴上，上行和下行分开，但共用一个频点，实现了t d d 模式， 即只需使用一个频点，就可实现一对上下行的传输，这和w c d m a 需要成对频段相比，大 大节省了频率资源。 b 、频分多址在频率轴上，不同频点的载波可以共存，单载波带宽1 6 m h z ，每5 m h z 有三个频点。 c 、码分多址在能量轴上，根据扩频因子的不同，每个频点的每个时隙最多可以容 纳1 6 个码道，邸一个时隙内可以承载多个用户 d 、空分多址通过使用智能天线技术，针对不同的用户使用不同的赋形波束覆盖， 实现了空分多址。 t d s c d m a 系统的优点： 磊- 堑l 叫 “m 刚- l ，咿懵 u p r l j 图2 。2 t d s c d m a 多址方式 a 、不需要使用成对的频率，有利于频谱的有效利用； b 、灵活可调蕊时隙转换点，更适合子不对称业务； c 、前向和反向信道工作于同一频段，上、下行链路中具有对称信道特性，便于使用智 能天线、联合检测、功率控制等，达到提高性能、降低成本的慝的； d 、由于信道是对称的，所以可能简化接收机，降低设备成本。 t d 。s c d m a 系统的缺点： a 、移动速度与覆盖问题。 t d d 采用多时隙的不连续传输，对抗快衰落、多普勒效应能力比连续传输的f d d 差。 目前，i t u _ r 对t d d 系统的要求是达到1 2 0 k i n h ；而对f d d 系统则要求达到5 0 0 k m h 。 另外，t d d 的平均功率和峰毽功率的比值随时隙数增加丽增加，考虑到耗电和成本因素， s 南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章系统原理概述 用户终端发射功率不可能太大，故小区半径较小。 b 、基站的同步问题。 对于t d dc d m a 系统来说，为减少基站阀的干扰，基站闻阍步是必须鳇。这哥以采 用g p s 接收机或通过用额外的电缆分布公共时钟来实现，但这也同时增加了基础设施的费 用。 c 、干扰问题。 t d d 系统中的干扰不同手f d d 系统，因失t d d 系统鳇同步困难以及相关蕊干扰使之 成为t d d 系统使用的主要问题。t d d 系统包括了多种形式的干扰，如：t d d 蜂窝内的干 扰、t d d 蜂窝闻的干扰、不圈运营亵闻的干扰、t d d f d d 系统阆鳇干扰、来耋功率繇囊 的干扰等。 2 2 2t d s c d m a 系统帧结构 t d s c d m a 的物理信道采用四层结构：系统帧、无线帧、子帧、和时隙鹏，如图2 。3 所示。3 g p p 定义的一个t d m a 帧长度为1 0 m s ，将一个1 0 m s 的帧分成魏个结构完全相同 的子帧，每一个子帧又分成长度为6 7 5 u s 的7 个常规时隙( t s o t s 6 ) 和3 个特殊时隙： d w p t s ( 下行导频时隙) 、g p ( 保护阀隔) 和u p p t s ( 上行导频时隙) ，系统的予帧结构 如蕊2 4 所示。3 个特殊时隙d w p t s 和u p p t s 分别用作上行同步和下行同步，不承载用 户数据，g p 用作上行同步建立过程书的传播时延保护，常规时隙用作传送用户数据或控 制信息。 光缆峻( 1 0 r n s ) 凳z 擎，曼、嬲 转换蘸1 2 5 ( 7 5 肛) 智能天线赋形增益：9 基站灵敏度( d b m ) 。1 1 0 表4 2 p h s 基站参数 参数性能 基站最大发射功率( d b m )3 6 ( 4 w ) 基站天线增益( 莲b ) 9 基站灵敏度( d b m )1 1 5 2 豢a f ： 8 0 0 3 0 0 k h z 邻道泄漏功率( n w ) 3 矽： 2 5 0 3 0 0 k h z s t d 2 8 标准，v e r s i o n 4 0 ： 杂散发射在1 8 4 5 。5 1 9 1 9 6 m h z 以内， 和手机( p s ) 的发射功率除去泄漏到t d s c d m a 的杂教功率分别为： 3 6 - ( 一3 1 ) - 6 7 d b ，1 9 一( - 3 1 ) = 5 0 d b 。它们可以当作p h s 系统到t d s c d m a 系统的a c l r 。 下匿分柝邻道泄漏功率： 如果t d - s c d m a 在1 8 8 0 1 9 0 0 瑚z 频段使用载频1 8 9 9 2 m h z ，那么p h s 使用 1 9 0 0 。2 5 m h z 载频的时候，如图4 1 所示，邻道渣漏功率力：8 0 0 + 2 5 0 = 1 0 2 5 0 n w - - - - - 2 9 。8 d b m 。 1 8 9 9 0 5 1 8 9 9 3 51 8 9 9 。6 51 8 9 9 9 51 9 0 0 2 5 频率m h z ： 图4 1 中心载频为1 9 0 0 2 5 m h z 时的邻道泄漏 如果t d s c d m a 在1 8 8 0 差9 0 0 m 疆z 频段使用载频1 8 9 9 。2 m h z ，那么p h s 使用 1 9 0 0 5 5 m h z 载频的时候，如图4 2 所示，邻道泄漏功率为：2 5 0 + 8 0 0 * ( 1 9 0 0 1 8 9 9 8 ) 0 3 = 7 8 3 n w 望- 3 l 疆激 1 9 0 0 o o 18 9 9 3 518 9 9 6 518 9 9 8 018 9 9 9 519 0 0 2 519 0 0 5 5 频率m h z 图4 2 中心载频为1 9 0 0 。5 5 m h z 时魄邻道泄瀵 如果t d 。s c d m a 在1 8 8 0 - - 1 9 0 0 m h z 频段使用载频1 8 9 9 2 m h z ，那么p h s 使用 1 9 0 0 。8 5 m h z 载频的时候，如图4 3 所示，邻道泄漏功率为：2 5 0 * ( 1 9 0 0 1 8 9 9 8 ) 0 。3 = 1 6 7 n w 丝3 7 8 d b n l 1 9 0 0 。o o 1 8 9 9 6 51 8 9 9 8 01 8 9 9 9 51 9 0 0 2 51 9 0 0 5 5 1 9 0 0 8 5频率m h z 图4 3 中。i i , 载频为1 9 0 0 8 5 m h z 时的邻道泄漏 图4 1 、4 。2 、4 3 示意了三种最严重情况下的p h s 邻道泄漏，分析表明，只有p h s 1 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第四章m c l 方法分析t d - s c d m a 和p h s 系统千扰共存 载频的中心频率在1 9 0 0 ，2 5 m h z 和1 9 0 0 5 5 m h z 时对t d s c d m a 系统存在邻道泄漏。 4 2t d s c d m a 基站对p h s 基站的干扰 4 2 1t d s c d m a 基站对p h s 基站的阻塞千扰 t d s c d m a 基站发射功率，使得p h s 基站的接收机产生阻塞干扰。p h s 基站阻塞指 标为2 5 d b m ，t d s c d m a 基站最大发射功率为3 4 d b m ，则规避阻塞干扰所需要的m c l - - 3 4 ( 2 5 ) = 5 9 d b 。 4 2 2t d s c d m a 基站对p h s 基站的杂散干扰 ： t d s c d m a 基站将对p h s 基站产生带外杂散干扰，参照3 g p p 规范，t d s c d m a 在1 9 0 0 , - - - 19 2 0 m h z 和非同步t d d 基站共存时，发射功率带夕 杂散辐射的要求是3 9 d b m 1 2 8 m h z = 4 5 3 d b m 3 0 0 k ，考虑到p h s 基站接收噪声的灵敏度1 1 5 d b m ，则防止杂散 干扰所需的m c l = - 4 5 。3 1 1 5 ) = 6 9 + 7 d b 。 4 2 3t d s c d m a 基站对p h s 基站的邻道千扰。 如果两种系统的基站工作频段很近，存在邻频泄漏，将产生邻频干扰，如图4 4 所示。 参照3 g p p ，t d s c d m a 在1 9 0 0 m h z 频段处邻道泄漏功率为一2 9 d b m 1 2 8 m h z = 3 5 3 d b m 3 0 0 k h z ，p h s 基站接收噪声的灵敏度。1 1 5 d b m ，则两系统共存所需的m c l = 3 5 3 ( 1 1 5 ) - - 7 9 7 d b 。 4 3p h s 基站对t d s c d m a 基站的干扰 如果t d s c d m a 使用2 0 1 0 2 0 2 5 m 频段；而p h s 系统使用1 9 0 0 1 9 2 0 m h z 频段， 因此两系统间不存在交调和邻道干扰，而t d s c d m a 在1 8 8 0 - 1 9 0 0 m i - h 频段存在邻道泄 漏，因而系统间有邻道干扰，以下进行分析。 4 3 1p h s 基站对t d s c d m a 基站上行的加性噪声干扰： 按照业界惯例，以灵敏度恶化i d b 势于扰判断准则。灵敏度恶化公式骖1 为： 南京邮电大学硕士研究生学位论文第四章m c l 方法分析t d - s c d m a 和p h s 系统午扰共存 l r - n n 缱= l o i g ( i 1 0 璩) ( 4 。1 ) 笪 可知：i ，端n + 1 0 1 9 ( 1 0 1 0 1 ) = n 一5 8 7 ( 4 2 ) 其中s 为灵敏度恶亿值( 这里取l d b ) ，i r 为允许到达接收机的加性噪声干扰信号强 度，n 为接收机底噪。 根据3 g p p 协议，t d s c d m a 基站接收机噪声功率为1 0 6 d b m ，则i ，= 1 0 6 5 8 7 - 1 l l 。8 7 鹕m 。 。 按最新r c rs t d 2 8v 4 0 最新标准，p h s 基站带外杂散辐射指标：在1 8 8 0 - 1 9 0 0 m h z 频段为 7 9 4 n w m h z = 1 0 1 6 。3 2 n w 1 。2 8 m h z 端。3 0 d b m 1 。2 8 m h z ，则规避p h s 基站黠 t d 。s c d m a 基站上行加性噪声干扰所需要m c l = 3 0 ( 一1 1 1 8 7 ) - - - 8 2 d b 如果考虑p h s 基站密度的累加效应留3 - 9 d b d b 余量，要求的m c l ：8 5 - - , 9 1 d b 。 4 3 。2p h s 基站对t d s c d m a 基站上行的阻塞干扰 由于p h s 发射强信号进入t d s c d m a 接收机，导致t d s c d m a 接收机饱和，产生 非线性失真信号。 3 g p p 协议规定了t d s c d m a 在1 9 0 0 1 9 2 0 频段的抗p h s 异系统的阻塞性能指标为 1 5 d b m ，目前网络中应用最多和最普遍的是5 0 0m wp h s 基站，因此规避阻塞干扰所需要 的隔离度为3 6 ( 1 5 ) = 5 1 d b 。 4 3 。3p h s 基站对t d s c d m a 基站上行的邻道干扰 根据4 1 节分析，当p h s 使用中心频率为1 9 0 0 。2 5 m h z 和1 9 0 0 5 5 m h z 载频时应考虑 p h s 基站对t d s c d m a 的邻道干扰。p h s 基站在1 8 8 0 1 9 0 0 m h z 频段的杂散功率为 7 9 4 n w 丝3 1 d b m ，而t d s c d m a 基站接收机的灵敏度为。1 1 0 d b m ，因而t d 。s c d m a 规避 p h s 基站的邻道干扰所需的m c l - - 3 1 ( 1 1 0 ) - - 7 9 d b 。 4 4 本章小结 本章通过最小耦合损耗( m c l ) 方法献理论上计算了两季孛系统基站之间的干扰情况， 并得出两系统共存所必需的最小空间隔离度。通过计算分析知道：两系统之间的最大干扰 为p h s 基站对t d s c d m a 基站的杂散干扰 2 l 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d 。s c d m a 静态系统 第五章 m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d s c d m a 静态系统 静态仿真的特点是忽略时间因素，如移动臼速度、呼秘q 到达率。方法是：在某区域内 均匀随机布鬣各移动台位置，执行某处理快照之后统计待研究的随机量，然后重新布置移 动念! 执行相同快照并统计相应随机量，如此循环足够多次，实现仿真。这种方法通过尽 可能多的快照次数，遍历所有可能的系统状态! ，得到待研究随机量的统计值。 5 1m o n t ec a r l o 仿真概述 m o n t ec a r l o 仿真方法是将整个系统运行区闻划分成若干个间隔，每个间隔之闻为一个 抓拍时刻，将所有的抓拍时刻的取样结果进行记录，用统计的方法加以分析，产生所需要 的结果，所以这种方法又称为快照( s n a p s h o t ) 法。 ： 尽管快照时刻取样值对反映系统性能有很好的意义，但是任何一个取样值都不可避免 地和该取样值前后的系统状态有关系，也就是说，移动通信系统的系统状态是一个有记忆 的状态机系统，因此，孤立地考虑任何一个瞬时的系统状态都会有误差。对于这个误差的 估计要么是基于以往公认的经验公式，要么给以必要的仿真假设。为了充分考虑系统的性 能，需要采用多次快照的方法。 一次静态快照包含移动台的放置、路径损耗的计算、接入、切换、功率控制和数据统 计： ( 1 ) 在每次仿真开始时，根据不同的仿真环境和仿真设置产生基站，包括它的位置、 初始发射功率、热噪声等。 ( 2 ) 在每次静态快照开始时，移动台均匀分布在各个小区中。 ( 3 ) 放置了移动台后，计算各个移动台和基站之阅的路径损耗，加上对数正态阴影 衰落并存到增益矩阵( g 矩阵) 中。距离的衰减和对数衰落在每个快照的执行中保持恒定。 ( 4 ) 根据无线资源管理模块( 砒泓) 算法使每个移动台接入相应的基站，并且进行 资源分配，即进行接入控制。 ( 5 ) 用户接入系统后，如果是f d d 模式，判断是否处予软切换状态，如果是，则计 算软切换技术所带来的宏分集增益效果。 ( 6 ) 接着开始一个稳定周麓( 功率控制循环) 。在这个稳定的周期中，功率控制执行 一定长时间使功率达到满足一定通信质量时所需要的功率。在功率控制循环中增益矩阵保 持不交。同时还可以执行负载控制机制，进行资源的重分配，以便系统性能更好。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d s c d m a 静态系统 ( 7 ) 在功率控制循环结束时，统计各种需要的数据。那些毛眠小予晷标 色o - 0 5 d b 的移动台被认为处于掉线状态，那些色o 大于目标毛n o 一0 s d b 的移动 台被认为处于满意状态。当一次静态抓拍结束时，移动台被重新分配给系统，并执行上面 的过程。 5 2t d s c d m a 静态系统仿真模型 5 2 1 仿真条件假设 ( 1 ) 考虑单载波系统 ( 2 ) 各小区的上下行时隙理想同步； ( 2 ) 忽略相邻时隙之间的干扰； ( 3 ) - f 行信道不理想正交、上行采用多用户检测技术； ( 4 ) 基站采用智能天线、移动台全向收发。 5 2 2 仿真思想 静态系统仿真平台的主要思想是：按照一定的方式( 规则的或者特殊的) 分布基站， 在这些小区( 全向的或者扇区优的) 中按照一定的方式撒入用户，假定这些用户不移动， 对这些用户进行上行功率控制，或者对基站进行下行功率控制，最后统计需要研究的统计 量，如中断率，小区覆盖半径，系统容量损失等。 平台设计的流程如图5 1 所示。主要分成3 个步骤： l 、仿真参数的初始化。根据仿真设定完成所有仿真参数的读取，复制，以及相关的 运算，以用以后面的仿真控制。主要包含仿真流程控制参数、天线参数、系统参数、网络 拓扑参数等。 2 、基站的布局。根据不同的需要比如层数、半径等产生基站的位置。本仿真蜂窝小 区采用正六边形，基站可以是全向天线，也可以是定向天线。 3 、快照循环。该部分包括撤入用户和功率控制过程。在每次快照中重新撒入用户， 进行功率控制。对于某次抉照，撒入的蔫户分布可能具有一定的特殊性，所以需要进孳亍 大量的快照，用大量快照的统计平均来模拟实际情况。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第五章m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d s c d m a 静态系统 5 。2 。3 仿真模块 图5 。1t d s c d m a 系统平台设计渡程图 1 、撒基站 基站的形状为正六边形蜂窝状，全向或定向基站如图5 2 所示。 囊彝璃 毫舞瞎塞毒培 图5 2 单基站蜂窝结构图图5 3 定向站多小区蜂窝结构 对于定向基站，在多小区时，为了防止基站天线之闽出现主瓣对打，导致干扰严重现 象，仿真采用如图5 3 所示多小区结构。并且在考虑一个小区的邻小区干扰时，仿真只考 虑周匿两层小区的干扰。 2 、用户的撒入和接入小区 撒用户的方法有多种，仿真采用的方法是在给定的区域内均匀随机的撒入一个耀户， 即产生一个用户的坐标。 得到用户的地理位置以后，可以遥过广播信道传播的实际路损，判断该用户接入哪个 小区。用户在地理位置上位于某一个小区a 内，但是实际中它并不一定接入小区a ，因为 一个用户接入哪个小区是由许多因素综合决定的，在这鬃考虑接入导频信号最强的小区， 接收到的导频信号强度由模型路损( 与用户的地理位置或者用户与基站之间的距离有关) 和阴影衰落共同组成的实际损耗决定，如果单纯考虑模型路损，那么实际接入的基站就是 2 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第五章m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d - s c d m a 静态系统 地理所属基站，但是由于实际路损还要考虑阴影衰落，丽阴影衰落是一个对数正态分布的 随机变量，因此一个用户会出现地理位置属于a 小区，但是实际上接入b 小区的情况( 称 为物理上归属于b 小送) 。 广播信道的实际路损= 模裂路损十阴影衰落一广播信道的天线增益+ 其他损耗( 例如人 体损耗、馈缆损耗等) 。 将在下面几节分别介绍模型损耗、阴影衰落、广播信道天线增益以及用户接入小区。 3 、模型损耗 模型损耗与用户到基站的距离有关，与环境也有关系。模型损耗根据与距离、环境等 参数不同，选择不同的模型，包括c o s t 2 3 1 、h a m 等经典模型和一些实际的特殊模型，并 且模型函数的输入参数包括不同的地物环境，比如密集城区、一般城区和郊区等等。由于 上下行使用的载频相同，所以上下行的模型路损也相同。这里只考虑宏小区模型。 文献【3 6 】中给出的模型：l 。1 2 8 1 十3 7 6 1 0 9 1 0 ( r ) 。该模型仅适于非视距传播s 的情况。 其中l 的值应当大于自奎空阆豹传播损耗，必须取鸯由空问路损和模型路损中韵最大值。 天线高度在( o ，5 0 m ) 之间；载频为2 0 0 0 m 比；距离在几百米到几公里范围，r 是基站 到焉户的距离，单位力k m 。 还有其他模型，如c o s t 2 3 1 模型和h a m 模型等，备种模型的表达公式不一样，但是 都可以表示成l = a + b l o g l 0 ( r ) 韵形式。 4 、阴影衰落 阴影损耗是一个对数正态分布的随机交纯值，均值为0 ，方差隽6 到1 0 d b ，叠加在模 型损耗之上。仿真中，采用高斯正态分布的随机数产生函数来模拟阴影衰落。 考虑到各个p h s 基站与t d s c d m a 基站闻酌阴影衰落具有相关性，因此计算阴影衰落的时 候采用公式【2 5 】计算： s h a d o w j = a * s h a d o + b * s h a d o w ( 5 1 ) 其中护； 舀瓢，p 撕= ：f i 霸瓢，阴影衰落的相关系数通常为0 5 ，s h a d o w 表示所有基站 位置产生的公共阴影衰落部分，s 肠彘啊。表示单独由第j 个基站链置产生的阴影衰落部分。 5 、天线增益 智能天线的增益可以分为广播信道天线增益和业务信道天线增益，下面分别介绍： 1 ) 广播信道 全向广播天线的增益理论上应该是一个圆，其值与方向无关，应该是一个定值。 对于定向站的广播信道的天线增益既可以由公式产生，也可以由实测数据德到。本仿 雨赢邮电大学硕士研究生学位论文第五章m o n t ec a r l o 仿真方法设计t d - s c d m a 静态系统 真是通过实测数据得到。数组b 【o 】、b 【l 】、h i 2 、b 3 5 9 分别保存的是与扇区中心线夹 角为1 7 9 度、1 7 8 度、o 度、l 度、1 8 0 度方向上的天线赋形增益。那么在扇区0 、 l 、2 的广播信道的天线增益在多( 注：这里的为基站到用户的连线与x 轴正方囊的夹焦) 方向上的增益分别为 扇区o ：g = 6 【( + 3 0 0 ) 3 6 0 】+ 单天线增益 扇区l ：g = 6 黟十1 8 0 】+ 单天线增益 扇区2 ：g = 6 ( + 6 0 ) 3 6 0 】+ 单天线增益 扇区的定义如图5 4 所示。 2 ) 业务信道 压 一、 l 夕 谷 7 + 1 a o 度，+蠛 。 7 程 萝孓 图5 4 基站扇区定义 在下行仿真时根据用户和水平方向的夹角将增益最强的方向对准用户，从而使用户得 到最大的赋形增益，而在其他方向上增益被抑制，这样降低了对其他用户的干扰；同样的 对于上行，基站在用户方向上接收增益最大，其