室內(nèi)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

1、蘭州交通大學(xué)移動通信技術(shù)課程設(shè)計摘要室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案， 近幾年在全國各地的移動通信運營商屮得到了廣泛應(yīng)用。其原理是利用室內(nèi)天線分布系 統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆 蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動電話接 通率，開辟出高質(zhì)量的室內(nèi)移動通信區(qū)域；同時，使用微蜂肉系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩 話務(wù)，擴大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平.隨著移動通信技術(shù)的不斷發(fā) 展,用戶對移動通信的有效性和可靠性都提出了更高的要求，這就需要系統(tǒng)內(nèi)用戶的信 干噪比(sinr)必須得

2、到極大的提高。而提高sinr除了增大信號功率外，降低各類干擾成 了一種極其有效的方法,也是移動通信系統(tǒng)中的一個研究關(guān)鍵點。關(guān)鍵字：室內(nèi)覆蓋，電波傳輸模型，干擾分析，干擾抑制，分析闡述abstractindoor coverage is for indoor users, for the improvement of building in mobile communication environment of a successful program, in recent years in all parts of the country's mobile operators have

3、 been widely applied in the. the principle is the use of indoor antenna distribution system will move the station's signal is evenly distributed in every corner of the room, thus ensuring the indoor area has a good coverage. indoor coverage system construction, can comprehensively improve the bu

4、ildings within the call quality, improve the mobile telephone connection rate, develop high quality indoor mobile communication area; at the same time, the use of micro cellular system can share the outdoor macrocell traffic, enlarge the network capacity, and improve the whole service level of mobil

5、e network. along with the mobile communication technology the development of mobile communication, the validity and reliability are put forward higher request, this requires the system user sinr (sinr ) must be greatly improved. improved sinr in addition to increase signal power, reduce all kinds of

6、 interference has become an extremely effective method in mobile communication system, but also a research key point.keywords： indoor coverage, radio transmission model, interference analysis, interference suppression, analysis目錄摘要1abstract3一室內(nèi)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述： 51.1概述51.2蜂窩移動系統(tǒng)的改進5二. 室內(nèi)覆蓋及其組成和衡量指標(biāo)： 5三.

7、室蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè): 7四. 實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法及比較分析： 84.1微蜂窩有線接入方式84.2宏蜂窩無線接入方式84.3 直放站(repeater) 84.4使用微蜂'窩和直放站的比較： 9五兒種室內(nèi)模型的比較，如下表所示:105設(shè)計原則1()5.2設(shè)計要點11六干擾分析與干擾抑制116.1概述116.2移動通信系統(tǒng)中的干擾及其分類126.2.1 從頻段來分126.2.2從頻點來分126.2.3 從干擾源來分136.3 cdma系統(tǒng)中的干擾136.4干擾的分析方法146.4.1干擾的統(tǒng)計模型分析146.4.2系統(tǒng)模型與干擾仿真15643干擾的容量分析方法166.5干擾抑制技術(shù)介

8、紹166.5.1智能天線技術(shù)176.5.2多用八檢測技術(shù)186.5.3空時二維接收和干擾抑制技術(shù)聯(lián)合優(yōu)化模型分析20七蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)電梯內(nèi)的覆蓋217電梯內(nèi)信號源的選取217.2電梯內(nèi)天線的選取227.3預(yù)測覆蓋效果227.4信號質(zhì)量的測試23八參考文獻(xiàn)24一室內(nèi)蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述:1.1概述蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過無線通道連接 起來，進而實現(xiàn)用戶在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性，并具有越區(qū)切 換和跨木地網(wǎng)自動漫游功能。蜂'窩移動通信業(yè)務(wù)是指經(jīng)過由基站子系統(tǒng)和移動交換子系 統(tǒng)等設(shè)備組成蜂窩移動通信網(wǎng)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)。1

9、.2蜂窩移動系統(tǒng)的改進從20世紀(jì)60年代中期至70年代屮期，美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)，它使用 150mhz和450wk頻段，采用人區(qū)制、中小容量，實現(xiàn)了無線頻道自動選擇及自動接入 公用電話網(wǎng)。20世紀(jì)70年代中期，隨著民用移動通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務(wù)范圍的擴 大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有 限的頻譜資源，美國貝爾實驗室提岀了在移動通信發(fā)展史上具有里程碑意義的小區(qū)制、 蜂窩組網(wǎng)的理論，它為移動通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開辟了道路。室內(nèi)覆蓋及其組成和衡量指標(biāo)：室內(nèi)覆蓋是針對室內(nèi)用戶群、用于改善建筑物內(nèi)移動通信環(huán)境的一種成功的方案, 近兒年在全國各地的

10、移動通信運營商屮得到了廣泛應(yīng)用。 室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)為上述問題提 供了較佳的解決方案。其原理是利用室內(nèi)犬線分布系統(tǒng)將移動基站的信號均勻分布在室 內(nèi)每個角落，從而保證室內(nèi)區(qū)域擁有理想的信號覆蓋。室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，可以較為 全面地改善建筑物內(nèi)的通話質(zhì)量，提高移動電話接通率，開辟出高質(zhì)雖的室內(nèi)移動通信 區(qū)域；同時，使用微蜂窩系統(tǒng)可以分擔(dān)室外宏蜂窩話務(wù)，擴大網(wǎng)絡(luò)容量，從整體上提高 移動網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平。天線功分器室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號源和信號分布系統(tǒng)兩部分紐成。信號分布系統(tǒng)評價一個好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)：1. 以最少的設(shè)備滿足設(shè)計要求；2. 不會因増加室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)而影響整個網(wǎng)絡(luò)的性能；3. 兼容所有移動通信體制:

11、cdma800, gsm900, dcs1800, 3g（2ghz頻段，增加新的系統(tǒng) 簡單方便；）4. 使用壽命長，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，管理維護方便；5. 綜合考慮性價比。以上對室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進行了簡耍介紹，從移動通信運營商的戰(zhàn)略眼光來看，室內(nèi) 覆蓋系統(tǒng)對于運營商提高服務(wù)水平、增強競爭實力、樹立企業(yè)形象，具有不可低估的作 用。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的深入展開，室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)必將成為一種重要的優(yōu)化 手段運用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化t作屮。三.室蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)：室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)可分為準(zhǔn)備、市場、協(xié)商、設(shè)計、安裝、驗收、運行維護等七 個階段。準(zhǔn)備工作是指由技術(shù)人員對建筑物內(nèi)的無線信號進行測試，確定工程選點。

12、準(zhǔn)備工 作是整個工程的發(fā)起階段，卜述選點原則可供參考：第一、盡量尋找室內(nèi)信號不好、又有人流量的建筑物作為室內(nèi)覆蓋選點的對象。第二、選擇城區(qū)內(nèi)知名的高層建筑進行覆蓋，如熱賣出租的寫字樓。就目前的網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化手段而言，對于高層空間的無線t擾及乒乓切換效應(yīng)，沒有其它更為有效的解決方 案。第三、分析宏聲窩話務(wù)情況、劃定高話務(wù)區(qū)域，然后在高話務(wù)區(qū)域?qū)ふ以拕?wù)熱點建 筑，利用室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)吸收建筑物內(nèi)的話務(wù)，從而緩解宏蜂窩容量方面的壓力。一般可 選擇城區(qū)中心人流量大的商場、酒肆等，不論信號覆蓋情況如何，均考慮進行覆蓋。市場工作指說服業(yè)主，達(dá)成合作意向。在當(dāng)前市場經(jīng)濟和商業(yè)化h益發(fā)展的時代， 市場工作在整個工程建

13、設(shè)屮舉足輕重，業(yè)主對丁程的接納和配合直接關(guān)系到系統(tǒng)的最終 建設(shè)。因此對w場工作應(yīng)該給予充分重視，其中談判技巧是考慮的要素z-o協(xié)商工作指與業(yè)主就相關(guān)事項進行協(xié)商，達(dá)成有關(guān)協(xié)議，并簽署協(xié)議書，內(nèi)容包括 物業(yè)管理、出入、雙方責(zé)權(quán)利等。設(shè)計工作指進行室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的工程設(shè)計，包括微蜂窩系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、室內(nèi)分布 系統(tǒng)、電源系統(tǒng)共四部分內(nèi)容。安裝工作指根據(jù)設(shè)計文件進行工程施工和安裝，在所有準(zhǔn)備工作就緒后，一般在3 周之內(nèi)可開通系統(tǒng)。四.實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法及比較分析:實現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的技術(shù)方案可分為三種：4.1微蜂窩有線接入方式是以室內(nèi)微蜂窩系統(tǒng)作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源，即有線接入方式。適用于覆蓋范 圍較大且話

14、務(wù)量相對較高的建筑物內(nèi)，在市區(qū)中心使用較多，解決覆蓋和容量問題。改 善高話務(wù)量地區(qū)的室內(nèi)信號覆蓋，微蜂窩是最佳解決方案。與宏蜂窩方式相比，微蜂窩 方式是更好的室內(nèi)系統(tǒng)解決方案。微蜂窩方式的通話質(zhì)量比宏蜂窩方式要高出許多，對 宏蜂窩無線指標(biāo)的影響甚小，并且具有增加網(wǎng)絡(luò)容量的效果。但微蜂窩在室內(nèi)使用時，受建筑物結(jié)構(gòu)的影響，使其覆蓋受到很大限制。對于大型 寫字樓等，如何將信號最大限度、最均勻地分布到室內(nèi)每一個地方，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所要考 慮的關(guān)鍵。且微蜂窩方式的弱點在于成本較為昂貴，需要進行頻率規(guī)劃，需要增建傳輸 系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作量大。因此，對宏蜂窩方式亦或微蜂窩方式的選取，需耍綜合權(quán)衡 移動網(wǎng)絡(luò)和運營

15、商的多方面因素才能定奪。4.2宏蜂窩無線接入方式是以室外宏蜂窩作為室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號源，即無線接入方式。適用于低話務(wù)量和 較小面積的室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，在市郊等偏遠(yuǎn)地區(qū)使用較多，宏蜂窩方式的主要優(yōu)勢在于成 本低、工程施工方便，并且占地面積小;其弱點在于對宏蜂窩無線指標(biāo)尤其是掉話率的 影響比較明顯。h前，采用選頻直放站并增加宏蜂窩的小區(qū)切換功能可以緩解這一孑盾：當(dāng)對應(yīng)的 宏蜂窩頻率發(fā)生變化時，直放站選頻模塊需要作相應(yīng)調(diào)整。隨著運營商對成本和網(wǎng)絡(luò)資源利用率的注重，宏蜂窩方式在最近一年出現(xiàn)升溫的勢 頭。4.3 直放站(repeater)在室外站存在富余容量的情況下，通過直放站(repeater)將室外信號

16、引入室內(nèi)的覆蓋盲區(qū)。利用微蜂囪解決室內(nèi)問題也存在很大的局限性。建設(shè)微蜂囪的設(shè)備投入與工程周期 都較大，只適合在話務(wù)量集屮的高檔會議廳用。在這種情況下，直放站（repeater）以 其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重耍方式。直放站不需?；驹O(shè)備和傳輸設(shè)備， 安裝簡便靈設(shè)設(shè)備型號也豐富多樣，在移動通信中正扮演越來越匣耍的角色。直放站的應(yīng)用場合主要有以下兒種：擴大服務(wù)范圍，消除覆蓋有區(qū)；在郊區(qū)增強場強，擴人郊區(qū)站的覆蓋；沿高速公路架設(shè)，增強覆蓋效率；解決室內(nèi)覆蓋；將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，實現(xiàn)疏忙。4.4使用微蜂窩和直放站的比較:使用基站使用直放站1是否增加容量根據(jù)需要增加容量不能增

17、加容量2信號質(zhì)量好一般3設(shè)置優(yōu)先級可以不可以4對網(wǎng)絡(luò)的影響小控制不好影響較大5是否需要傳輸設(shè)備需要不需要6是否需耍重新頻率規(guī)劃需要不需要7是否需要調(diào)整參數(shù)需要不需要8是否支持容量動態(tài)分配不支持（容量與分配）支持9是否支持多運營商不支持支持10是否支持多品、多系統(tǒng)環(huán) 境不支持支持11安裝時間較氏較短12投資較多較少五 幾種室內(nèi)模型的比較，如下表所示:序 號傳播模型應(yīng)用范圍預(yù)測范圍農(nóng)達(dá)式比較1okumura150mhz-1500mhz天線高度30 200mikm 20kmlm=69.55+26.161gf-i3.821ghb-a(hm)+(44.9-6.551ghb)lgd基站密度大 時預(yù)測值偏

18、高2cost231800mhz2000mhz天線高度450m0.02km5kmlm=l0+lrts+lms適合站距近， 但考慮地形 及地而要索 不足3通川較正 型模型50mhz2000mhz天線高度w 100m0.1km 100kmlm=-kl-k21gd-k31ghb-k4di ffraction- kslgdl ghb-k6hm-k7clutter地形及地面 要素較豐富， 預(yù)測精度關(guān) 鍵在k的取 值上面介紹的oku mura傳播模型，對于室外覆蓋預(yù)測應(yīng)用較好，但不適合室內(nèi)電波 傳播的預(yù)測，因為室內(nèi)電波傳播的特點是微小區(qū)，直射波。5.1設(shè)計原則1. 設(shè)計原則以最少的設(shè)備滿足設(shè)計要求；2. 不

19、會因增加室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)而彩響整個網(wǎng)絡(luò)的性能；3. 兼容所有移動通信體制：cdma800, gsm900, dcs1800, 3g（2ghz頻段，增加新的系統(tǒng) 簡單方便；）4. 使用壽命長，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，管理維護方便；5. 綜合考慮性價比。仃）根據(jù)現(xiàn)場實測和omc統(tǒng)計，室內(nèi)通話質(zhì)量良好，無乒乓切換發(fā)生.95%室內(nèi)覆蓋，保證在95%以上所需耍室內(nèi)覆蓋的地區(qū)，不論空閑和通話狀態(tài)用戶占 用室內(nèi)信道。95%室內(nèi)用戶占用，保證95%以上的信道占用由室內(nèi)用戶產(chǎn)生。并盡可能達(dá)到100%。(4) 無信號泄漏，保證室內(nèi)信號不對室外網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾，室內(nèi)信號在覆蓋邊界(如窗口) 在保證室內(nèi)通話基礎(chǔ)上不會太強。(5)

20、環(huán)保性，保證索內(nèi)信號在規(guī)定的最高電平以內(nèi)，一般規(guī)定在人員經(jīng)常停留地區(qū)最高 信號接收電平不超過-25dbmo(6) 如果作為一般準(zhǔn)則，窗口電平應(yīng)保持在-75"80dbm,如果有干凈頻段，此 范圍應(yīng) 在-85"-75dbmo一個完備的室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)能夠通過一個特定的接口，取得基站的下行信號均勻地分 布到指定場所的每一處。同時，又將這場所的每一處的基站上行信號收集到后，均勻地 送達(dá)特定的接口。5.2設(shè)計要點一個好的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)設(shè)計，基本耍求概括有四點：1. 室內(nèi)覆蓋信號場強均勻；2. 不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能；3. 管理維護方便，能遠(yuǎn)程監(jiān)控；4. 最少的設(shè)備，最低的投資。六干擾分析與干

21、擾抑制6.1概述移動通信日益發(fā)展，射頻資源日趨緊張，各種潛在的干擾源正以驚人的速度不斷 地產(chǎn)生。原有的無線電系統(tǒng)占用現(xiàn)有頻率資源、不同運營商網(wǎng)絡(luò)配置不當(dāng)、發(fā)射機的設(shè) 置問題、小區(qū)重疊、環(huán)境、電磁干擾(emi)以及有意干擾，都是移動通信網(wǎng)絡(luò)射頻干 擾產(chǎn)生的原因。h前，已有的移動通信體制占用的射頻資源全部在2.5g以下，這一頻 帶的特點，就是干擾與被干擾的關(guān)系，因此，移動通信網(wǎng)絡(luò)必然存在射頻干擾問題。6.2移動通信系統(tǒng)中的干擾及其分類從本質(zhì)上來說，干擾是指未按頻率分配規(guī)定的信號占據(jù)了合法信號的頻率，造成合法 信號無法正常工作。因此，對干擾的分析和解決過程，是移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化工作的 重要組成部分

22、。解決t擾問題，不僅要對移動網(wǎng)絡(luò)常見干擾有深刻的認(rèn)識，還必須對現(xiàn) 有移動通信制式的頻率分配了如指掌。鑒于移動通信信號的特點，可將其所受干擾按如卜方法進行分類。6.2.1從頻段來分從頻段來分，可分為上行干-擾與下行干擾。上行干擾定義為干擾信號在移動網(wǎng)絡(luò)上行 頻段，移動基站受外界射頻干擾源干擾。上行干擾的后杲是造成基站覆蓋率的降低。從 物理上看，手機在無上行干擾的情況下，基站能夠接收較遠(yuǎn)處手機信號。當(dāng)上行干擾出 現(xiàn)時，手機信號需克服干擾信號才能與基站聯(lián)絡(luò)，因此手機必須離基站更近。下行干擾是指干擾源發(fā)出的干擾信號在移動網(wǎng)絡(luò)下行頻段，手機接收到干擾信號，在 無法區(qū)分正?；拘盘枙r，會使手機與基站聯(lián)絡(luò)屮

23、斷，造成掉話或無法登記。由于基站下行信號較強，因此，上行干擾的危害通常比下行干擾更嚴(yán)重。622從頻點來分從頻點來分，可分為同頻干擾與非同頻干擾。同頻干擾廣義上是指干擾源占用的頻率 恰好與正常信號頻率和同，上行下行都存在ocdma系統(tǒng)中小區(qū)內(nèi)用戶釆用相同系統(tǒng)頻率, 采用擴頻碼加以區(qū)分，相鄰小區(qū)也可以采用相同頻率。擴頻碼的非正交性、多徑傳輸， 引起接收機屮存在同頻干擾。在通信系統(tǒng)采用多載波，或者其它通信系統(tǒng)工作在相鄰頻率時，存在非同頻干擾（鄰 頻干擾）。這是由發(fā)射機的鄰信道泄漏、接收機的鄰信道選擇性、接收機阻塞指標(biāo)等因 素引起的。此外，諧波畸變（失真）、互調(diào)也會引起非同頻干擾。在某些情況下，非同

24、頻干擾將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。6.2.3從干擾源來分從干擾源來分，可分為固定頻率干擾、隨機寬帶干擾、強信號對弱信號的干擾以及互 調(diào)干擾等。固定頻率t擾是指具有固定頻率的干擾源工作于移動通信頻段。這種干擾頻率兒乎不 變，或在小范圍抖動，一般來說上下行都可能存在。隨機寬帶干擾，是指具有寬頻帶或 頻率隨機變化的干擾源工作于移動通信頻段，這種干擾幅度起伏不定，頻率隨機飄動， 主耍存在于上行。強信號對弱信號的干擾，是指合法的信號占用合法的頻率，由于功率 過強，造成鄰近頻段接收設(shè)備阻塞，或由于強信號雜散輻射過寬，造成對鄰接頻段的干 擾?；フ{(diào)t-擾，是由于外部一個或多個無線信號源由饋纜進入接收裝置的非線性放大

25、器 產(chǎn)生的。6.3 cdma系統(tǒng)中的干擾在第一代和第二代基于fdma或tdma的移動通信系統(tǒng)中，是通過間隔一定距離或不同 時隙的頻率復(fù)用來區(qū)分不同的用戶的，主要的干擾是同頻t擾。只要相同的信道組之間 相隔的距離足夠遠(yuǎn)，相互間的干擾水平就可以保持在可接受的界限z內(nèi)。通過頻率規(guī)劃、 小區(qū)分裂、分扇區(qū)等方法可以抑制移動通信系統(tǒng)內(nèi)的這種干擾。在碼分多址的移動通信系統(tǒng)中最垂耍的是多址干擾ocdma系統(tǒng)中多個用戶的信號在時 域和頻域上是混疊的，接收時，通過各用戶不同的多址碼將各個用戶的信號分離開。理 想情況下，利用擴頻碼的止交特性可以保證解調(diào)時無偏差地解調(diào)岀用戶數(shù)據(jù)。而在實際 系統(tǒng)屮，由于同步的不準(zhǔn)確、空

26、間信道的多徑特性等的影響，導(dǎo)致各用戶信號z間不能 維持理想的正交特性。這時，對某一特定用戶而言，所有工作在同頻段的其它用戶的信 號都是干擾信號，隨著用戶數(shù)冃的增多，干擾逐漸增大，系統(tǒng)用戶數(shù)增加到一定數(shù)量時, 干擾將增大到無法將有用信號提収出來的地步，因此，cdma系統(tǒng)是個干擾受限的系統(tǒng)。 對于cdma系統(tǒng)而言，減少系統(tǒng)干擾是提高系統(tǒng)容量的一個重要方法。在cdma系統(tǒng)屮，抑制mali干擾可從以下幾方面采取措施：擴頻碼的設(shè)計、應(yīng)用功率 控制機制、前向糾錯編碼、自適應(yīng)犬線技術(shù)、多用戶檢測、語音激活技術(shù)?；赾dma的第三代移動通信分為fdd和tdd兩種方式，我國自主提出的td-scdma系 統(tǒng)屬于t

27、dd方式。td-scdma系統(tǒng)中的干擾不同于fdd系統(tǒng)中的干擾。在fdd系統(tǒng)中，曲 于上下行鏈路工作在不同的頻段，下行的信道只會受到其它下行的信道干擾，上行信道 只會受到其它上行信道的干擾。與工作在fdd方式的cdma系統(tǒng)和比，在td-scdma系統(tǒng) 屮，存在上行用戶之間的干擾和下行基站發(fā)岀信號間的t擾，稱為同向t擾，同時，由 于上下行鏈路丁作在相同頻率，在上下行信道z間會產(chǎn)生干擾，即移動臺與移動臺z間， 基站與基站z間會產(chǎn)生相互干擾，這種干擾不同于前面的干擾，被稱為反向干擾，這種 干擾會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生較大的影響。上下行信道z間的反向干擾主要是由丁小區(qū)間的 不同步，或小區(qū)雖然同步，但是具有不

28、相同的信道對稱性所引起的，或由于多徑傳播時 延引起的。6.4干擾的分析方法中國3g建設(shè)的即將到來使第三代移動通信系統(tǒng)的性能分析尤為重耍。cdma系統(tǒng)是干 擾受限的移動通信系統(tǒng)，干擾將影響系統(tǒng)的容量、覆蓋和業(yè)務(wù)質(zhì)量，研究td-scdma系 統(tǒng)的干擾問題對其容量分析、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化都具有重要的意義。通過對cdma系統(tǒng)中干 擾的研究方法進行了總結(jié)，分為以下三種方法：干擾的統(tǒng)計模型分析、干擾的仿真分析、 干擾的容量分析。6.4.1干擾的統(tǒng)計模型分析有關(guān)參考文獻(xiàn)對干擾環(huán)境進行的描述給出了干擾的統(tǒng)計模型，這些統(tǒng)計模型根據(jù)和 關(guān)隨機(relevant stochastic)分布給出了干擾的統(tǒng)計規(guī)律，適合于分析

29、同信道的統(tǒng) 計干擾，例如rayleigh、rician lognormal和nakagamio有些模型描述了總的統(tǒng)計 干擾，例如middletona. b、c統(tǒng)計模型。通過這些統(tǒng)計模型可以研究誤碼率、系統(tǒng)掉 話率、小區(qū)內(nèi)和小區(qū)外干擾等。上述的統(tǒng)計模型可能不能充分地反映系統(tǒng)的干擾，尤其是多個移動臺形成的干擾不 能用一個簡單的分布規(guī)律來描述。例如，對來口臨小區(qū)的同信道干擾采用高斯近似在窄 帶tdma是合適的，但是在cdma系統(tǒng)屮是不使用的。cdma系統(tǒng)的精確建模需要對于干擾 源完全仿真，這樣做將會帶來算法復(fù)朵的問題，因而在建模時需要抓住干擾的本質(zhì)。功率控制算法增加了干擾分析的復(fù)朵度。在理想的功率控

30、制算法卜，可以假設(shè)干擾 是高斯分布。但是非理想功率控制算法使得干擾不符合高斯分布，尤具是在分析陰影和遠(yuǎn)近效應(yīng)時。系統(tǒng)中的干擾和用戶的分布、數(shù)h有關(guān)，在分析中根據(jù)用戶位置進行統(tǒng)計平均，得 到系統(tǒng)屮的平均t擾功率，得到的概率分布是和臨小區(qū)干擾比等系統(tǒng)參數(shù)相關(guān)的。 jaeweon cho提出了下行鏈路的干擾統(tǒng)計模型，根據(jù)wilkinson的近似定理得出了其它 小區(qū)干擾的統(tǒng)計模型的表達(dá)式o allen he給出了上行鏈路中非理想信道下的用戶間干擾 的統(tǒng)計模型。li-chun wang給出了 tdd-cdma系統(tǒng)中基站采用方向天線的一種干擾統(tǒng)計 模型。在上述干擾分析統(tǒng)計模型中，不能考慮臨小區(qū)的干擾和系統(tǒng)

31、外的干擾。另外，由于 每個系統(tǒng)都是單獨分析其干擾水平，因而沒有一種合適的方法分析系統(tǒng)間的干擾。更重 要的是，上述方法得到的干擾分析結(jié)果是一個平均功率值，不能分析干擾的高階特性， 而干擾的高階特性對于系統(tǒng)性能分析是很重要的。因此，采用統(tǒng)計模型不能提供一個干 擾的全面分析。6.4.2系統(tǒng)模型與干擾仿真上面提到了用統(tǒng)計模型分析干擾時的缺陷，很多系統(tǒng)開發(fā)商和研究機構(gòu)面對上述干 擾分析模型的限制時，轉(zhuǎn)而采用仿真的方法來研究移動通信系統(tǒng)的性能。仿真方法的特 點是計算量大，通常采用特定的仿真工具，并且不采用動態(tài)仿真，而采用靜態(tài)仿真（蒙 特卡羅仿真）的方法。與前述的統(tǒng)計分析模型相比，仿真分析方法可以加入小區(qū)外

32、干擾 以及系統(tǒng)外的干擾，也可以通過多次仿真得到干擾的高階統(tǒng)計規(guī)律，因而更能反映系統(tǒng) 的性能。靜態(tài)仿真是一種在多個不同時間“快照”下分析網(wǎng)絡(luò)性能的方法，在每一幅快照屮 移動臺根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律分布，認(rèn)為移動臺的業(yè)務(wù)與狀態(tài)在仿真時刻是固定的，可通過一個 迭代過程計算出每一個移動臺和網(wǎng)絡(luò)建立鏈接的能力。重復(fù)進行仿真可能得到不同的結(jié) 果，但在大量快照的情況下，仿真結(jié)果能夠反映網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計性能。靜態(tài)仿真的過程（如圖2所示）包括兩個循環(huán)，即外部循環(huán)（快照循環(huán)）和內(nèi)部循 環(huán)（功率控制循環(huán)）。外部循環(huán)的日的是生成并分析很多的快照，對這些快照結(jié)果進行 統(tǒng)計平均能夠得到網(wǎng)絡(luò)的分析結(jié)果。單個快照分析是通過迭代的方法實現(xiàn)的。

33、內(nèi)部循環(huán) 應(yīng)確保能夠得到收斂的結(jié)果。內(nèi)部循環(huán)迭代方法的選収對于靜態(tài)仿真的運算時間有較大 的影響。不合適的迭代會使迭代得不到收斂的結(jié)果。通常采用的迭代方法有g(shù)auss-seidel 和 jacobi 方法。saloua ammari通過仿真分析的方法研究了兩個用戶之間的干擾規(guī)律并仿真了小 區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾。robert也通過仿真干擾，分析了小區(qū)容量。nguyen屮仿真分析了 熱點小區(qū)干擾對系統(tǒng)容量的影響。6.4.3干擾的容量分析方法由于cdma系統(tǒng)的容量受限于系統(tǒng)的干擾，因而可以通過對系統(tǒng)的容屋進行研究以 反映系統(tǒng)屮的干擾情況。系統(tǒng)屮的干擾分為上行鏈路干擾和下行鏈路干擾，系統(tǒng)容量的 分析也分為上

34、行鏈路和下行鏈路的容量，要分別進行分析。其屮g訂housen研究了理想 功率控制情況下的小區(qū)容量,prasad和viterbi研究了非理想功率控制情況下的小區(qū)容 量，對丁上行鏈路，prasad 11 viterbi分別計算基站處總干擾信號的統(tǒng)計特性服從對數(shù) 正態(tài)分布和高斯分布，并由此計算系統(tǒng)的中斷概率。對于下行鏈路，prasad只研究了移 動臺位于三小區(qū)邊界處的最惡劣情況下的容量性能，viterbi則只給出了小區(qū)容量的契 諾夫界，但契諾夫界是個比較保守的界。此后，evans首次推導(dǎo)了上行鏈路總干擾信號 的概率分布函數(shù)解析式，但分析過程復(fù)雜，而未被其它文獻(xiàn)所采用。第三代移動通信系統(tǒng)(cdma20

35、00/wcdma/td-scdma)允許多用戶同時使用相同的頻 帶，它通過選擇具有良好相關(guān)特性的地址碼來區(qū)分多用戶同時通信而互不干擾，從而實 現(xiàn)多址通信。但由于在實際的界步和多徑衰落的傳輸信道下，不可能設(shè)計成嚴(yán)格止交的 擴頻信號波形，這樣就會引起多址信號z間的互干擾(即多址干擾)和“遠(yuǎn)近效應(yīng)”， 目前第三代移動通信系統(tǒng)中采用了一系列先進的干擾抑制技術(shù)來對抗干擾以實現(xiàn)各種 通信業(yè)務(wù)的要求。6.5干擾抑制技術(shù)介紹基于碼分多址(cdma)空中接口的移動通信技術(shù)是第三代移動通信中的首選方案， 而碼分多址系統(tǒng)是一個t擾限制系統(tǒng)，因此如何有效抑制多址t擾(mai)是第三代移 動通信研究的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的多址干

36、擾抑制方法是尋找相關(guān)特性較好的碼字，而理論上已 經(jīng)證明任何異步碼字都不能很好地抑制多址干擾，所以在第三代wcdma系統(tǒng)中普遍采用 同步工作方式。但由于多徑效應(yīng)的存在，在此基礎(chǔ)上挑選的相關(guān)特性較好的碼字依然不 能完全消除mai,另外在碼分多址系統(tǒng)中，信號經(jīng)過衰落信道后在接收端引起各個用戶 接收功率不相等而產(chǎn)生“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，顯然弱用戶信號的接收性能會受強信號干擾，因此 在接收端克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”也是降低多址干擾的一種方法。傳統(tǒng)的方法，如窄帶碼分多 址系統(tǒng)1s-95中采取的措施是采用單天線和rake接收，利用有用信號和干擾信號在信 號結(jié)構(gòu)、空間和時間上的傳播特性等方面的差異，并以嚴(yán)格的功率控制作為輔助

37、。但不 能很好地抑制多址干擾。冃前出現(xiàn)了兩種具有巨大應(yīng)用前景的多址干擾抑制新技術(shù)，這 就是自適應(yīng)天線陣技術(shù)（智能天線技術(shù)）和多用戶檢測技術(shù)。6.5智能天線技術(shù)在傳統(tǒng)rake接收機前引入口適應(yīng)陣列天線的空時2d-rake接收機，能夠有效的抑 制不同方向的mai并對抗多徑衰落，成為適應(yīng)第三代系統(tǒng)要求的重要技術(shù)。智能天線在 移動通信中的工作方式一般有兩種：自適應(yīng)方式和多波束方式。前者是利用陣列流形釆 用計算方法綜合出特定形狀的波束；后者就是采用某種準(zhǔn)則（綜合方法和自適應(yīng)方法兩 種）形成波束，以對不斷變化的環(huán)境做出響應(yīng)。近年來，人們提出了一種新的時空二維 的rake接收機。到達(dá)接收機的各多徑分量不僅有

38、不同的時延和衰耗，而且有不同的方 向，即各多徑分量有不同的信道矢量。采用單天線的接收機無法利用接收信號的空間結(jié) 構(gòu)，而采用自適應(yīng)陣列天線（智能天線），通過增加一個新的空間維數(shù)使得分離具有不 同的陣列響應(yīng)矢量的多徑信號成為可能。自適應(yīng)陣列天線能口動將主波束指向所需用戶 方向，而零陷干擾用戶方向，從而有效地抑制干擾。由圖1可見，自適應(yīng)陣列天線主要是由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)和口適應(yīng)處理器三部 分組成的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，它通過自適應(yīng)算法控制加權(quán)，自動調(diào)整天線的方向圖，使 它在干擾方向形成零陷，將干擾信號抵消，而在有用信號方向形成主波朿，達(dá)到抑制干 擾的目的。加權(quán)系數(shù)的口動調(diào)整就是波束的形成過程。在口適應(yīng)

39、天線陣中最重要的就是 波束形成算法，常用的波朿形成算法有三類：一是傳統(tǒng)的基丁波到達(dá)方向（doa）估計 的算法，如music算法和esprit算法，但在cdma系統(tǒng)中小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)遠(yuǎn)大于天線陣 元數(shù)，這種算法在實際屮無法應(yīng)用；二是利用參考信號或訓(xùn)練序列來形成最優(yōu)波束；還 有一類是盲波朿形成技術(shù)。圖1 2-d rake天線的原理框圖以上僅考慮了單用戶的情況，在多用戶環(huán)境下，利用智能天線的波束形成器，將波 束指向有用信號方向，能夠有效地減少干擾源的數(shù)量，抑制多址干擾，同時也有效減輕 了曲于擴頻碼互相關(guān)特性不理想所造成的遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響。也可進一步在rake接收機 后附加多用戶檢測技術(shù)，如最佳的最大似然

40、序列檢測，以及次最佳的解相關(guān)檢測，最小 均方誤差(mmse)檢測和判決反饋檢測等等。6.5.2多用戶檢測技術(shù)多址t擾是由于在多用戶系統(tǒng)屮采用傳統(tǒng)單用戶接收方案而造成的惡果。單用戶接 收機采用匹配濾波器作為相關(guān)判決的工具，并不考慮多址干擾的存在，侮個用戶的檢測 都不考慮其他用戶的影響，是一種針對單用戶檢測的策略。一般說來，單個用戶傳輸時 不存在多址干擾，但在多用戶環(huán)境中，當(dāng)干擾用戶數(shù)增加或者他們的發(fā)射功率增加時， 多址干擾將不容忽視。因此多用戶檢測技術(shù)應(yīng)允而生，其算法有最優(yōu)檢測算法和次優(yōu)檢 測算法。其屮次優(yōu)檢測算法分類情況如下圖2所示：線性解相關(guān)檢測器mmse測器多項式檢測器次憂檢測器基于匹配濾

41、波輸出基于碼片速率串行干擾對消- 并行干擾對消 部分干擾對消判決反饋df檢測器 盲自適應(yīng)檢測器 非肓自適應(yīng)檢測器 基于子空間的檢測器非線性多級型圖2多用戶檢測算法分類方法在cdma系統(tǒng)屮，多用戶檢測問題實際上就是從若干個隨機變量線性組合后加噪蘆的觀察值中提取出fi標(biāo)隨機變量的過程。一般情況下，多用戶接收機不僅需要知道所有用戶的擴頻信息而且還需隨著系統(tǒng)的時變不斷更新。此外，還需估計用戶的幅值、相位以及定時信息用于接收端的檢測，這樣勢必造成計算復(fù)雜度的增加。由于這一限制，多用戶檢測人都應(yīng)用于基站一側(cè)，若要將其應(yīng)用于移動臺一側(cè)，一種實現(xiàn)方法是發(fā)送已知的訓(xùn)練序列自適應(yīng)地將接收機參數(shù)調(diào)整到理想的丁作狀態(tài)

42、。該方法有明顯的弊?。寒?dāng)信道響應(yīng)突變或者用戶數(shù)fi變化時，就必須克新發(fā)送訓(xùn)練序列，而頻繁發(fā)送訓(xùn)練序列會造成頻譜資源的極大浪費。鑒于以上原因，開發(fā)不需要所有用戶的擴頻信息，也不需要發(fā) 送訓(xùn)練序列的有多用戶檢測算法成為業(yè)界研究的新熱點。以線性檢測為例，線性有多 用戶檢測就是在不知道干擾用戶擴頻信息，也不需要訓(xùn)練序列的情況下求出權(quán)向量的過程。由于所有用戶都以相同調(diào)制方式獨立工作，我們可以假設(shè)各用戶的信息碼元及同一 用戶的不同碼元z間都是獨立同分布的，而幅度的差異可以反映在信道響應(yīng)混合矩陣的 系數(shù)屮。盲信號處理的基本框圖如圖3：圖3盲信號處理框圖盲口適應(yīng)多用戶檢測算法按照所要達(dá)到的h標(biāo)不同可以分為：最

43、小均方誤差算法、sato判決反饋型算法、恒定模值算法、最小輸出能量算法、最小峰態(tài)（高階累積量）算 法、最大似然算法、最小誤碼率算法以及以上各算法加以線性約束的情況。6.5.3空時二維接收和干擾抑制技術(shù)聯(lián)合優(yōu)化模型分析結(jié)合以上兩種干擾抑制新技術(shù)，并對空、時二維接收信號處理進行聯(lián)合優(yōu)化。其聯(lián)合優(yōu)化方式 主要有以下三種模型：1）空、時二維級聯(lián)接收機其基木思想是將智能天線的二維信號處理和多用戶檢測技術(shù)用級聯(lián)的方式結(jié)合起 來，這種接收機可以提高濾波的魯棒性，減少錯誤跟蹤用戶信號方向的概率，但是其代 價是增加了解擴單元的數(shù)量，加大了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)朵性。該接收機中的自適應(yīng)多用戶檢 測技術(shù)不能采用最優(yōu)的最大似然

44、檢測方式，而只能采用復(fù)雜度相對較低的mmse檢測和 多級逐級干擾抵消檢測器。2）空、時二維聯(lián)合優(yōu)化接收機將智能天線二維信號處理和多用戶檢測器結(jié)合在一起，由統(tǒng)一的反饋信息調(diào)整齊自 系統(tǒng)，進行聯(lián)合優(yōu)化。每個用戶的單個多用戶檢測器，由于波束的空間濾波作用，人人 減少了多用戶干擾的數(shù)量，可以使多用戶檢測器的實現(xiàn)大為優(yōu)化，并在工程上實現(xiàn)成為 可能。但是在智能天線部分兩個關(guān)鍵的自適應(yīng)仍然得不到解決，如一個是跟蹤隨機移動 用戶和快速時變信道的自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)跟蹤；另一個是根據(jù)時變的自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)的口 適應(yīng)跟蹤波束成形。所以這一方案冃前仍困難重重。3）基于預(yù)多波束的空、時二維接收機是指預(yù)先形成多個波束，再由各用

45、戶輸入陣列信號或者來波方向d0a,在預(yù)波束屮 挑選各自最為接近（按-定準(zhǔn)則）的預(yù)波束，然后，再對各個被挑選預(yù)波束進行多用戶 檢測和接收。這種方式比較靈活，既可以采用集中式檢測結(jié)構(gòu)，也可以采用單用戶形式, 若在自適應(yīng)加權(quán)系數(shù)選取上乂采用簡單的d0a提取和判斷方式，可以更加提高天線波束 跟蹤速率，使其在工程上有可能實現(xiàn)，然而在配套的多用戶檢測上，又出于利用多波束 的空間濾波，濾除了多用戶干擾，從而也人人簡化了多用戶檢測的復(fù)朵度。因此這種方 案是被工程上看好的具有前途的實現(xiàn)方案。其原理圖如圖4所示。其具體實現(xiàn)過程如下:（1）首先采用預(yù)波束將空間劃分為多個區(qū)域，并在每個波束下進行次優(yōu)化形式的mmse多

46、用戶檢測。(2) 接收各個用戶輸入天線陣列的實際信號或者是其信號來波方向的doa,并進行 數(shù)字信號處理后，提取特征參量，比如是不同瞬間的加權(quán)矢量值。(3) 根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則，利用某種方法，提取最為接近的一組特征矢量以及形 成的預(yù)波朿作為準(zhǔn)最優(yōu)波束，同時作為該用戶的自適應(yīng)波束，再通過多用戶檢測技術(shù)來 分離用戶信號。忖元2圖4基于預(yù)多波束的空、時二維接收機模型七蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)電梯內(nèi)的覆蓋電梯環(huán)境相對密封，受外界干擾較小，且覆蓋范圉不大，但電梯內(nèi)的覆蓋信號容易 隨電梯的移動而變化，可以將室內(nèi)覆蓋天線放置在屯梯轎廂內(nèi)隨屯梯移動，保障轎廂內(nèi) 信號均勻，使信號強度不隨電梯轎廂的升降而變化；同時利用監(jiān)控功能

47、，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)端天線 單元的輸出功率，嚴(yán)格控制覆蓋信號的強度，滿足電磁環(huán)境的需求7.1電梯內(nèi)信號源的選取室內(nèi)分布系統(tǒng)的信源選取應(yīng)綜合權(quán)衡系統(tǒng)容量、頻率資源、預(yù)期收益、投入成本、 預(yù)期效果等多方面因素才能決定。系統(tǒng)容量直接決定室內(nèi)分布系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，如容量 太小將直接導(dǎo)致覆蓋區(qū)內(nèi)的信道堵塞、呼損率人幅提高、接通困難、掉話嚴(yán)重等一系列 的問題。容量太大乂會造成成本過高和資源的巨大浪費，因此配置合理的室內(nèi)分布系統(tǒng) 的容量非常重要。對于電梯覆蓋來說，通常采用微蜂窩作信源接入信號的分布系統(tǒng)。微 蜂窩作信源接入信號分布系統(tǒng)是以微蜂窩基站作為信號分布系統(tǒng)的信號源，采用獨立的 微蜂窩基站作為信號源，可以獨立承載話務(wù)量，并且可以分擔(dān)宏蜂窩小區(qū)的話務(wù)量。該 方式雖然需要傳輸和供電設(shè)備，但是實施簡單，無需機房資源，更重耍的是能夠提供更 多的網(wǎng)絡(luò)資源，信號穩(wěn)定干凈，抑制導(dǎo)頻污染，可以靈活結(jié)合具體室內(nèi)