TDD-CDMA系統(tǒng)干擾研究

1、TDD-CDMA系統(tǒng)干擾研究                摘要：研究TDD-CDMA系統(tǒng)在同步以及非同步情況下相鄰小區(qū)間的干擾，分析了TDD-CDMA系統(tǒng)作為TDD系統(tǒng)，其區(qū)別于FDD系統(tǒng)的特有的干擾模型。對(duì)小區(qū)間干擾的分析與仿真，為優(yōu)化未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的容量以及性能提供了有價(jià)值的參考。        關(guān)鍵詞：TDD-CDMA TDD FDD 干擾 業(yè)務(wù)負(fù)荷 &#

2、160;  TDD-CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠靈活處理不對(duì)稱數(shù)據(jù)以及它的信道的自然特性，但是同步和干擾問(wèn)題是其主要限制因素。為了認(rèn)識(shí)TDD-CDMA系統(tǒng)的性能和容量，本文討論并通過(guò)仿真研究了系統(tǒng)可能存在的干擾，并且提出了一些避免或者減小TDD-CDMA系統(tǒng)的干擾的建議。1 TDD-CDMA系統(tǒng)的干擾    TDD-CDMA系統(tǒng)采用TDD方式，TDD系統(tǒng)中存在的干擾與FDD系統(tǒng)存在的干擾是不同的。    TDD-CDMA系統(tǒng)屬于TDD方式，其干擾模型如圖1所示，TDD系統(tǒng)中的干擾不同于F

3、DD系統(tǒng)中的干擾：    （1）在FDD中，由于上下行是頻分雙工，信道間的干擾只存在基站與移動(dòng)臺(tái)之間（BS<>MS）。下行信道只會(huì)對(duì)下行的信道產(chǎn)生干擾，上行的信道只會(huì)對(duì)上行的信道產(chǎn)生干擾，上下行之間不存在干擾。在TDD系統(tǒng)中，由于上下使用同一二甲基甲酰胺波，所以基站與移動(dòng)臺(tái)之間可能存在各種干擾（BS<>MS、MS<>MS、BS<>BS），其中BS<>與FDD系統(tǒng)中的干擾是相同的，而另外兩種干擾MS<>MS、BS<>BS則是TDD特有的干擾。  

4、0; （2）由于TDD模式比較適宜使用多用戶檢測(cè)和適應(yīng)性天線，來(lái)自當(dāng)前小區(qū)內(nèi)部的干擾相對(duì)較小，故來(lái)自相鄰小區(qū)的干擾將成為主要的干擾。    （3）MS<>MS、BS<>BS干擾與BS<>MS的干擾不同，且損耗模型也不一樣。MS<>MS的干擾很小，這是因?yàn)镸S的發(fā)射功率小，而且路徑損耗較大；而BS<>的干擾較大，這是因?yàn)锽S的發(fā)射功率較大；而且路徑損耗較小。    TDD系統(tǒng)特有的干擾（MS<>MS、BS<>BS）主要是由于蜂窩的不同

5、步、蜂窩間幀結(jié)構(gòu)不同、信道不對(duì)特性以及多徑傳播時(shí)延幾方面的因素引起的。    對(duì)TDD-CDMA系統(tǒng)而方，需要區(qū)分同步以及非同步兩種情況來(lái)考慮小區(qū)間干擾。在同步情況下，TDD-CDMA系統(tǒng)小區(qū)間的干擾與FDD中的相同只存在BS<>MS之間的干擾；在非同步情況下，TDD-CDMA系統(tǒng)小區(qū)間的干擾除了存在BS<>MS之間的干擾以外還將引入MS<>MS、BS<>BS之間的干擾。另外相鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)負(fù)荷也是影響小區(qū)間干擾大小的一個(gè)因素。隨著相鄰小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)荷的增大，小區(qū)間干擾要隨之增大，那么這種干擾增大的趨勢(shì)是怎樣的？當(dāng)鄰小區(qū)業(yè)

6、務(wù)負(fù)荷達(dá)到一個(gè)很高的水平時(shí)，在同步以及非同步情況下小區(qū)間干擾的數(shù)值有多大？本文通過(guò)仿真來(lái)回答上述問(wèn)題。    2 TDD/FDD干擾    從圖2看出，F(xiàn)DD的下行與TDD的頻率相差很遠(yuǎn)，因此FDD的下行與TDD系統(tǒng)下相互干擾。而FDD的上行頻率與TDD的頻率相鄰，因此FDD與TDD之間存在FDD的上行與TDD的上行或者下行的干擾，如圖3所示。    TDD小區(qū)的小行，BS1收到來(lái)自MS1的信號(hào)和上行干擾。上行干擾包括TDD小區(qū)的其它MS的干擾和來(lái)自FDD小區(qū)的MS的干擾。圖

7、4和圖5    TDD小區(qū)的下行，MS1接收到來(lái)自BS1的信號(hào)和下行干擾。下行干擾包括來(lái)自BS1的其它信息的干擾和來(lái)自FDD小區(qū)的MS的干擾。    FDD小區(qū)的上行，BS2收到來(lái)自MS2的信號(hào)和上行干擾。上行干擾包括來(lái)自FDD小區(qū)的其它MS的干擾和來(lái)自TDD小區(qū)的基站和MS的干擾。    FDD小區(qū)的下行由于FDD的下行頻率與TDD頻率間隔，它們不互相干擾。    3 傳播損耗模塊    3.1 BS&l

8、t;>損耗模型    參考UMTS 30.03，可以得出如下的路徑損耗公式，該公式適用于城市和遠(yuǎn)效等建筑物均勻等高的情況：    其中：        損耗公式中各參數(shù)的含義為：R為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離；為波長(zhǎng)；hm為終端的高度；hB為基站的高度；h為建筑物的平均高度；x為終端與反射邊緣的水平距離；f為各排建筑物的距離；R為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離，f為載波頻率，hB為基站天線的平均高度。   &

9、#160;當(dāng)hM=10.5m,x=15m,d=80m,f=2000MHz; hB=15m,則上面的路徑損耗公式可以簡(jiǎn)化為：    L=128.1+37.6log10(R)    3.2 MS<> MS損耗模型    MS<> MS的路徑損耗模型是基于H.Xia公式：    其中，=arctan(|hB|)/d,其余參數(shù)意義見BS<> MS損耗公式。    當(dāng)hM

10、=10.5m,x=15m,d=80m, hB=-5m,f=2000MHz時(shí)，路徑損耗公式變?yōu)椋?#160;   LMS<> MS=170+40·log10(R)    3.3 BS<> BS損耗模型    在宏小區(qū)情況下BS<>BS損耗模型使用自由空間的路徑損耗模型。公式如下：    LBS<> =38.46+20log10(R)4 TDD-CDMA系統(tǒng)小區(qū)間干擾模型  

11、;  對(duì)TDD-CDMA而言，小區(qū)間的干擾需要區(qū)分為同步以及非同步兩種情況來(lái)考慮。    4.1 同步情況    如果小區(qū)之間同步且有相同的幀結(jié)構(gòu)，則TDD-CDMA系統(tǒng)小區(qū)間的干擾將與FDD中的相同。在上行，BS接收到的來(lái)自其它小區(qū)的就是來(lái)自其它小區(qū)中MS的干擾（BS<>MS）；在下行，MS接收到的來(lái)自其它小區(qū)的干擾就是來(lái)自其它小區(qū)BS的干擾（BS<>MS），如圖4、圖5所示。    4.2 非同步情況  &#

12、160; 當(dāng)小區(qū)之間不同步或具有不同的幀結(jié)構(gòu)時(shí)，將會(huì)造成系統(tǒng)中間時(shí)存在上下行鏈路的情況，此時(shí)系統(tǒng)中除了存在BS<>MS類型的干擾，對(duì)上行鏈路新引入了類型的干擾，對(duì)下行鏈路新引入了MS<>MS類型的干擾，此時(shí)小區(qū)間上下行干擾如圖6、7所示。    假設(shè)小區(qū)之間的定時(shí)偏移量與一個(gè)時(shí)隙的百分比用參數(shù)offset來(lái)表示，如圖8所示。    則小區(qū)間的上下行干擾可以表示為：    上式當(dāng)中的Iuplink-inter-cells和Idownlink-i

13、nter-cells分別表示小區(qū)間上下行鏈路的干擾，IBS-other-cells表示由其它小區(qū)基站產(chǎn)生的干擾，IMS-other-cells表示由其它小區(qū)移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的干擾。    可以看到，上述計(jì)算公式在偏移參數(shù)offset=0時(shí)，與同步情況下得到的干擾計(jì)算公式相同。當(dāng)偏移參數(shù)offset=1時(shí)，此時(shí)小區(qū)之間的定時(shí)偏移相差一個(gè)時(shí)隙，處于完全不同步狀態(tài)。圖85 仿真結(jié)果與分析    5.1 仿真假設(shè)    鄰近小區(qū)的干擾考慮來(lái)自鄰近18個(gè)小區(qū)的干擾；只考慮話音信道；對(duì)小區(qū)業(yè)務(wù)

14、負(fù)荷的計(jì)算，采用的公式：業(yè)務(wù)負(fù)荷=呼叫率×呼叫持續(xù)時(shí)間。    5.2 仿真主要參數(shù)設(shè)置    仿真當(dāng)中MS和BS射頻參數(shù)的設(shè)置如下：小區(qū)數(shù)為36；移動(dòng)臺(tái)的速度為10km/h60km/h；呼叫持續(xù)時(shí)間為30s240s；單時(shí)隙最多可容納用戶數(shù)16；小區(qū)半徑為577m；實(shí)時(shí)測(cè)量間間隔為5s；呼叫平均間隔時(shí)間為（0.05,0.15,0.25,0.35,0.5,0.8,1.0）s。    53 仿真結(jié)果與分析    根據(jù)上述仿真假設(shè)和參數(shù)設(shè)置，采用Bones系統(tǒng)仿真軟件得到仿結(jié)果如下：    圖