第三代移动通信系统(3G)频率使用的研究.doc

2003-R-63 第三代移动通信系统频率使用的研究-总研究报告 32003-R-63目 次1 概述12 干扰类型分析23 系统仿真原理33.1 仿真方法33.2 仿真时的系统容量准则53.2.1 上行容量准则53.2.1.1 单运营商容量53.2.1.2 多运营商时的容量（macro-macro）63.2.1.3 多运营商时的容量（macro micro）63.2.2 下行容量准则63.2.2.1 单运营商容量73.2.2.2 多运营商时的容量（macro-macro）73.2.2.3 多运营商时的容量（macro micro）74 系统仿真时的传播模型74.1 自由空间的路径损耗74.2 Macro环境衰落模型74.2.1 BSMS74.2.2 MSMS84.2.3 BSBS:84.3 Micro环境衰落模型85 互干扰仿真假设95.1 TD-SCDMA系统参数95.2 WCDMA系统参数105.3 CDMA2000系统参数115.4 PHS系统参数125.5 TD-SCDMA系统智能天线模型125.6 MCL的定义和取值146 研究结论16.1 3G系统仿真软件平台的验证16.2 理论分析及FDD/FDD系统仿真16.2.1 WCDMA对WCDMA系统干扰仿真16.2.1.1 WCDMA单系统的容量16.2.1.2 WCDMA对WCDMA系统26.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰仿真46.2.2.1 单cdma2000系统的容量46.2.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰46.2.3 WCDMA和CDMA2000之间的干扰仿真66.2.3.1 WCDMA系统对CDMA2000 1x系统的干扰研究66.2.3.2 CDMA2000 1x系统对WCDMA系统的干扰研究86.2.4 结论106.3 TDD/TDD系统仿真116.3.1 单TDD系统的容量116.3.2 双TDD系统在全向天线时的容量116.3.3 智能天线时双TD-SCDMA系统干扰共存研究126.4 FDD/TDD之间干扰研究报告126.4.1 WCDMA系统与TD-SCDMA系统之间的干扰分析126.4.1.1 WCDMA系统对TD-SCDMA系统的干扰研究126.4.1.2 TD-SCDMA系统对WCDMA系统的干扰研究136.4.1.3 结论146.4.2 CDMA2000 1x系统与TD-SCDMA系统之间的干扰分析156.4.2.1 CDMA2000移动台对TD-SCDMA系统的干扰156.4.2.2 TD-SCDMA系统对CDMA2000基站的干扰研究156.4.3 结论176.5 PHS与3G系统之间的干扰16.5.1 PHS与WCDMA系统之间的干扰16.5.2 PHS与CDMA2000系统之间的干扰16.5.3 PHS与TD-SCDMA系统之间的干扰27 结论和建议2III第三代移动通信系统频率使用的研究-总研究报告1 概述本项目主要研究3G系统中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA以及3G各系统与PHS之间的干扰共存问题，主要分为6个分报告，每份研究报告的主要内容如下：1、 3G系统仿真软件平台的验证主要是按照3GPP TS25.942提供的方法编写软件和仿真，并将我们的仿真结果与3GPP TS25.942中提供的方真结果进行比对，以验证仿真平台的正确性；2、 理论分析及FDD/FDD系统仿真主要就3G系统中WCDMA、CDMA2000 1x和TD-SCDMA等技术进行了简短描述，分析了各单系统运营时的理论容量，进行了WCDMA和WCDMA之间、CDMA2000和CDMA2000之间、WCDMA和CDMA2000之间的干扰共存仿真；3、 TDD/TDD系统仿真主要研究了单系统工作时全向天线、扇区天线和智能天线的系统性能，研究了双TDD系统分别在全向天线和智能天线情况下的干扰共存仿真；4、 FDD/TDD系统仿真主要研究TD-SCDMA和CDMA2000之间以及TD-SCDMA和WCDMA之间的干扰共存及频率使用；5、 3G各系统与PHS之间的干扰共存研究，主要研究PHS和WCDMA之间、PHS和CDMA2000之间以及PHS与TD-SCDMA的干扰分析及频率使用。6、 3G频率分配方案报告，主要根据前五个研究报告，给出不同的频率分配方案。由于首先需要验证本项目仿真平台的正确性，所以需要提交一个仿真平台验证报告，在具有相同仿真假设和仿真参数设置前提下，本项目仿真平台仿真出来的结果和3GPP相关文献中提交的仿真结果进行比较，验证本项目仿真平台的正确性。另外，由于TD-SCDMA系统采用了先进的智能天线技术，如何在系统级仿真中建模智能天线技术，也是一个非常关键的问题。智能天线技术的建模和设计对TD-SCDMA系统的性能，以及对TD-SCDMA系统和其他3G或者PHS系统的干扰共存研究来说都是至关重要的。所以在我们输出的仿真结果中专门有一个文档阐述单TD-SCDMA系统性能，研究全向天线和智能天线下的系统性能。2 干扰类型分析根据信息产业部无线电管理局关于第三代公众移动通信系统频率规划问题的通知（信部无2002479号），将1920-1980MHz/2110-2170MHz频段作为FDD的主要使用频段，由WCDMA和CDMA2000共享；1880-1920MHz、2010-2025 MHz频段作为TDD的主要使用频段。这样在1920MHz频段附近就存在WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和PHS等四种不同体制，本报告就是研究这四种不同体制间的相互干扰。所有四种系统的频谱分配如下图所示。图1 2G/3G移动通信体制频谱分配根据1920MHz附近频率分配方案，各种双系统之间的干扰情况如下：1. WCDMA Macro Vs WCDMA Macro两个不同的WCDMA系统之间存在的干扰类型为：WCDMA1移动台对WCDMA2基站的干扰、WCDMA1基站对WCDMA2移动台的干扰。2. cdma2000 1x Macro Vs cdma2000 1x Macro两个不同的cdma2000 1x系统之间存在的干扰类型为：cdma2000 1x 1移动台对cdma2000 1x 2基站的干扰、cdma2000 1x 1基站对cdma2000 1x 2移动台的干扰。3. CDMA2000 Macro Vs WCDMA MacroWCDMA系统和CDMA2000系统之间的干扰类型为：CDMA2000基站对WCDMA移动台的干扰、WCDMA基站对CDMA2000移动台的干扰、WCDMA移动台对CDMA2000基站的干扰和CDMA2000移动台对WCDMA基站的干扰等情况。4. TD-SCDMA Macro Vs WCDMA MacroWCDMA系统和TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA基站对WCDMA基站的干扰、TD-SCDMA移动台对WCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对TD-SCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对TD_SCDMA移动台的干扰等情况。5. CDMA2000 Macro Vs TD-SCDMA MacroCDMA2000系统和TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA基站对CDMA2000基站的干扰、TD-SCDMA移动台对CDMA2000基站的干扰、CDMA2000移动台对TD-SCDMA基站的干扰、CDMA2000移动台对TD_SCDMA移动台的干扰等情况。6. TD-SCDMA Macro Vs TD-SCDMA Macro两个TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA1基站对TD-SCDMA2基站的干扰、TD-SCDMA1移动台对TD-SCDMA2基站的干扰、TD-SCDMA2移动台对TD-SCDMA1基站的干扰、TD-SCDMA1移动台对TD_SCDMA2移动台的干扰等情况。7. WCDMA Macro Vs PHS MacroWCDMA系统和PHS系统之间的干扰类型为：PHS基站对WCDMA基站的干扰、PHS移动台对WCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对PHS基站的干扰等情况。8. CDMA 2000 Macro Vs PHS MacroCDMA 2000系统和PHS系统之间的干扰类型为：PHS基站对CDMA 2000基站的干扰、PHS移动台对CDMA 2000基站的干扰、CDMA 2000移动台对PHS基站的干扰等情况。9. TD-SCDMA Macro Vs PHS MacroTD-SCDMA系统和PHS系统之间的干扰类型为： PHS基站对TD-SCDMA基站的干扰、PHS基站对TD-SCDMA移动台的干扰、PHS移动台对TD-SCDMA基站的干扰、PHS移动台对TD-SCDMA移动台的干扰、TD-SCDMA移动台对PHS基站的干扰、TD-SCDMA移动台对PHS移动台、TD-SCDMA基站对PHS基站的干扰以及TD-SCDMA基站对PHS移动台的干扰等情况。上述九种场景的干扰分析总结了各种系统之间的干扰类型。如果考虑Macro/Micro蜂窝系统，实际的干扰类型还会更多。3 系统仿真原理3.1 仿真环境本仿真平台采用了图2的仿真环境，总共有64个无方向性天线的蜂窝小区，数据统计只在其中的16个小区进行。蜂窝的半径为500米、1000米、1500米获3000米。分别研究了三种不同的情景： 共基站：两个运营商的蜂窝基站的偏移为 0 米或距离很近； 较差的情况：两个运营商的蜂窝基站的偏移为R/2米（R为小区半径）； 最差的情况：两个运营商的蜂窝基站的偏移为R。本研究报告主要基于宏蜂窝的全向小区结构。图2 Macro 蜂窝的应用环境3.2 仿真方法根据3GPP TS25.942，在系统仿真时采用静态仿真方法。静态仿真不仿真用户的移动性，另外在连续的仿真步骤之间也没有关联关系。典型的静态仿真方法如下：1、在仿真网络环境中的随机放置移动用户，放置的移动用户数量取决于需要仿真的系统负载。2、根据移动台接收到的信号电平（或者其他标准）为每个移动用户选择所服务的基站。3、执行必要的无线资源管理（RRM）算法，例如资源分配，功率控制，负载控制，资源重分配等。4、重复执行步骤3（不包括资源分配操作），以便无线资源管理算法能够使得网络中所用移动台和基站能够稳定工作。5、收集统计资料（载波干扰比（C/I）、误码率（BER）、块误码率（BLER）、系统吞吐量等）。6、重复步骤1-5（一般为几千次）以得到足够的统计平均结果。每个仿真包括多次静态抓拍（snapshot），要很多个抓拍的原因是来模拟在网络中移动台各种位置的可能性，在每一步中考虑一种移动台放置的可能性。一次静态抓拍(snapshot) 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。具体如下：在每次仿真开始时，根据不同要求生成仿真环境，设置仿真基站。在每次静态抓拍开始时，移动台随机分布在预定义的仿真环境中或自定义确定移动台的位置。放置了移动台以后，计算各个移动台和基站间的路径损耗，加上对数正态阴影衰落并储存在G矩阵（增益矩阵）中。距离的衰减和对数衰落在每个snapshot的执行中保持恒定。根据无线资源管理算法使每个移动台接入相应的基站，并且进行资源分配，即执行接入控制机制。用户接入系统后，如果是FDD模式，判断是否处于软切换状态，如果是，执行软切换所带来的宏分集增益操作。接着开始一个稳定的周期（功率控制循环）。在这个稳定的周期中，功控执行一定长的时间来使使用的功率来达到所需要的质量的功率。在功控循环中增益矩阵保持不变。在功控的循环中足够的功控次数为大与150。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。在功控循环结束时，统计各种需要的数据。当测试到的Eb/N0小于目标(Eb/N0-0.5)dB时，则认为用户处于掉线状态；当测试到的Eb/N0大于目标(Eb/N0-0.5)dB时，则认为用户处于满意状态。当一次静态抓拍(snapshot)结束时， 移动台被重新分配给系统，并重新执行上面的过程。在一次仿真中，要运行足够的静态抓拍来达到局部的平均SIR的值。Eb/N0的值等于所测量的C/I乘以处理增益。3.3 仿真时的系统容量准则3.3.1 上行容量准则3.3.1.1 单运营商容量单运营商的上行容量可根据热噪声升高6dB来估算。CDMA系统的噪声升高6dB相当于极限容量的75%。仿真开始时，先用预定义用户的数量来运行，在接收端测量平均噪声的增加量，如果平均噪声的增加量低于6dB，增加用户数量直到平均噪声的增加量达到6dB为止。这个相应于热噪声升高6dB的用户数定义为单系统容量。对于TD-SCDMA系统来说，上行链路采用了多用户检测技术，另外每时隙内支持的用户数不是很多，所以不能简单的采用噪声提升6dB的准则进行容量的估算。在本项目中假定：当用户满意率为95%时得到的系统容量假设为系统的极限容量，此极限容量的75%则设置为单系统正常工作时的系统容量。3.3.1.2 多运营商时的容量（macro-macro）和单运营商一样，多运营商的上行容量也根据热噪声升高6dB来估算；仿真开始时，先用预定义用户的数量来运行，在接收端测量平均噪声的增加量，如果低于6dB，增加用户数量直到平均噪声的增加量达到6dB为止。这个相应于热噪声升高6dB的用户数定义为多系统容量。对于给定的ACIR值，可根据所得到的单运营商容量与多运营商容量比较，可得出由于第二个运营商带来的容量损失。3.3.1.3 多运营商时的容量（macro micro）如果系统内的用户数量变化，则宏蜂窝层的噪声升高和微蜂窝层的噪声升高可能不同。建议用下面的方法选择容量。1、先运行一个系统仿真（做多次静态抓拍），任意布置宏蜂窝层和微蜂窝层用户的数量；2、测量此系统的负载；3、再运行另一个系统仿真（做多次静态抓拍），增加（如宏蜂窝或微蜂窝）小区层内的用户数量，使噪声的升高低于特定层的阈值，减少（微蜂窝或宏蜂窝）小区层内的用户数量，使噪声的升高高于特定层的阈值等等；4、重复运行步骤1和2，直到两个层的噪声升高都分别等于其特定层的阈值；5、当每层都达到平均噪声升高阈值后，就分别得到宏蜂窝和微蜂窝的用户数量，并和单运营商时所获得的容量比较。和噪声升提高阈值有关的研究方法有两种选项：其一为宏蜂窝层的噪声升高阈值等于6dB，而微蜂窝层的噪声升高阈值设定为20dB。噪声升高是宏蜂窝层和微蜂窝层共同干扰的结果。微蜂窝层和宏蜂窝层相互作用，例如微蜂窝层的干扰对宏蜂窝层有影响；其二为微蜂窝层和宏蜂窝层的噪声升高阈值都设定为6dB，但微蜂窝灵敏度降14dB。3.3.2 下行容量准则3.3.2.1 单运营商容量单运营商时下行用户容量定义为95%的用户满意时，系统所支持的容量。下行仿真时，要使95%用户的Eb/No至少等于目标Eb/No-0.5dB，测量并记下此时用户的数量。3.3.2.2 多运营商时的容量（macro-macro）多运营商情况时，网络的下行容量定义为95%的用户满意时，系统所支持的容量。对于给定的ACIR值，测量多运营商时的容量并和单运营商时的容量比较，可得出系统的容量损失。3.3.2.3 多运营商时的容量（macro micro）仿真方法和上行情况时的相同。4 系统仿真时的传播模型仿真衰落模型主要由单运营商下的几种基本的衰落模型组成。4.1 自由空间的路径损耗其中，d表示间隔距离（m），f是载波频率（MHz）。该模型适用于短距离（几十米以内）传播的情况。考虑到工作频率为1920MHz，公式简化为:L20lg (R)+38.12其中距离R的单位为米。各种情况下计算出的路径损耗均不应该小于自由空间的路径损耗，如果小于自由空间路径损耗的话，应该强制其为自由空间的路径损耗值。4.2 Macro环境衰落模型4.2.1 BSMS这个模型应用在城市或郊区的环境，这些环境中建筑物有相似的高度，没有突出的高度。其中 =; =; =; 是发射和接收间的距离； 是波长；h 是建筑物的平均高度； 是移动台的高度；是基站的高度； = h - hm 是建筑物的平均高度与移动台的高度的差。是移动台与反射边缘的水平距离；=hb h 是建筑物的平均高度与基站的高度的差。是各排建筑物的距离。考虑到载波频率为2000MHz，基站的天线的高度为15米，公式变为：LMS-BS = 37.6lg (R)+15.34.2.2 MSMSMS到MS传播模型是根据基于Xia公式中的室外的宏模型。其中 =; =; =; 是发射和接收间的距离； 是波长；h 是建筑物的平均高度； 是移动台的高度；是基站的高度； = h - hm 是建筑物的平均高度与移动台的高度的差。是移动台与反射边缘的水平距离；=hb h 是建筑物的平均高度与基站的高度的差。是各排建筑物的距离。其中的典型值为： =10.5m，=15m， =80， =-5， f=1920MHz， 公式将变为如下：Lms-ms = 40lg(R)+55.784.2.3 BSBS:BS-BS的传播模型如下：其中R为发射机与接收机之间的距离，单位为米；htx和hrx分别为发射机和接收机的天线高度（高出反射面部分，分别取6米），单位：米；l为波长，单位：米4.3 Micro环境衰落模型Micro环境中，MSMS，BSMS，BSBS，均使用同一种损耗模型。这个模型是通过一个Manhattan结构的环境来评估城市环境的频谱效率。这个建议的模型是个递归模型，这个模型中计算了 LOS和NLOS的各段。在Manhattan结构的环境中找出间于接收机与发送机最小的路径损耗。5 互干扰仿真假设5.1 TD-SCDMA系统参数参数上行链路下行链路仿真类型Snapshot（=800次）Snapshot（=800次）传输参数MCL (全向天线：包括天线增益)BSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dBBSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dBMCL (智能天线：包括天线增益)BSMS：81dBMSMS：40dBBSBS：70dBBSMS：81dBMSMS：40dBBSBS：70dB接收天线增益(包括损耗)单根天线增益：11 dB智能天线赋形增益：7 dB0 dBi发射天线增益(包括损耗)0 dBi单根天线增益：11 dB智能天线赋形增益：7 dB对数正态衰落(dB)BSBS： 0(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0(LOS) 10(NLOS)BSBS： 0dB(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0dB(LOS) 10(NLOS)参考灵敏度电平-110dBm-108dBm功控模式基于C/I基于C/I功控步长perfect PCPerfect PC功控误差0 %0 %Outage条件C/I没有达到C/I目标值0.5 dBC/I没有达到C/I目标值0.5 dB噪声参数噪声指数79噪声功率-106 dBm-104 dBm发射功率 基站最大发射功率基站最大发射功率：25+9=34dBm每码道最大发射功率：34-12=22dBm每用户最大发射功率根据码道数确定终端最大发射功率21 dBm功率控制范围70 dB30 dB用户分布根据面积随机均匀分布根据面积随机均匀分布干扰处理方法MUDOn 0.78（小区内干扰为原来的0.22倍）On 0.8（小区内干扰为原来的0.2倍）非正交因子00智能天线OnOnMin. CIR for 12.2kbps speech-2.5 dB-2.5dB5.2 WCDMA系统参数参数上行链路下行链路仿真类型Snapshot（=800次）Snapshot（=800次）传输参数MCL (全向天线：包括天线增益)BSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dBBSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dB路径损耗 (TD-SCDMA智能天线：不包括天线增益)BSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：70dBBSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：70dB接收天线增益(包括损耗)11 dBi0 dBi发射天线增益(包括损耗)0 dBi11 dBi对数正态衰落BSBS： 0(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0(LOS) 10(NLOS)BSBS： 0dB(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0dB(LOS) 10(NLOS)参考灵敏度电平-121dBm-117dBm功控模式基于C/I基于C/I功控步长perfect PCPerfect PC功控误差0 %0 %掉话条件C/I没有达到C/I目标值0.5 dBC/I没有达到C/I目标值0.5 dB噪声参数噪声指数59噪声功率-103 dBm-99 dBm发射功率 基站最大发射功率单天线总最大发射功率:43dBm单天线每用户最大发射功率:30dBm最小发射功率-49dBm13dBm语音业务的终端最大发射功率21 dBm用户分布根据面积随机均匀分布根据面积随机均匀分布干扰处理方法MUDoffN/A非正交因子N/AMacro 0.4Micro 0.06Pico 0.06智能天线offOffMin. CIR for 12.2kbps speech-18.9dB(验证平台：-20.7)-17.1dB(验证平台：-18.9)5.3 CDMA2000系统参数参数上行链路下行链路仿真类型Snapshot（=800次）Snapshot（=800次）传输参数MCL (全向天线：包括天线增益)BSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dBBSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dB路径损耗 (TD-SCDMA智能天线：不包括天线增益)BSMS：81dBMSMS：40dBBSBS：70dBBSMS：81dBMSMS：40dBBSBS：70dB接收天线增益(包括损耗)11 dBi0 dBi发射天线增益(包括损耗)0 dBi11 dBi对数正态衰落BSBS： 0(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0(LOS) 10(NLOS)BSBS： 0dB(LOS) 10(NLOS)BSMS：10MSMS：0dB(LOS) 10(NLOS)功控模式基于C/I基于C/I功控步长perfect PCPerfect PC功控误差0 %0 %掉话条件C/I没有达到C/I目标值0.5 dBC/I没有达到C/I目标值0.5 dB噪声参数噪声功率-108 dBm -104 dBm 发射功率 基站最大发射功率单天线每用户最大发射功率:30dBm单天线总最大发射功率:43dBm语音业务的终端最大发射功率21 dBm最小发射功率-49dBm6dBm用户分布根据面积随机均匀分布根据面积随机均匀分布干扰处理方法MUDoffN/A非正交因子N/A（小区内干扰为原来的1倍）Macro 0.4Micro 0.06Pico 0.06智能天线OffOffMin. CIR for 9.6kbps speech-16dB-15.3dB5.4 PHS系统参数基站发射功率（峰值）4000mW（平均功率为500mW）80mW（平均功率为10mW）天线增益9 dBi0 dBi (body loss)分集增益发射：3 dBi， 接收 ：9 dBi0 dBi所需的C/I比10dB19dB 邻道泄漏功率2*f 800nW3*f 250nW杂散发射在1893.5-1919.6MHz以内，250 nW/300kHz以上频带以外，2.5W/MHz占用带宽288kHz288kHz接收机灵敏度16dB （-97dBm,1*10-2）接收机信号范围1680dB （-97-33dBm）？邻道选择性2*f： 50Db载波侦听电平1级：26dB2级：44dB5.5 TD-SCDMA系统智能天线模型本次仿真主要仿真宏小区场景，宏小区下考虑TD-SCDMA系统，智能天线为必选项。通常情况下，赋形增益值在6-9（dB）之间，下面给出智能天线波束赋形图，最大赋形增益为7dB。图3 智能天线波束赋形图对应的0-360度增益值为：gain = 2.9678,2.8848,2.7727,2.6313,2.4599,2.2580,2.0248,1.7592,1.4602,1.1265,0.7564,0.3480,-0.1006,-0.5921,-1.1294,-1.7157,-2.3549,-3.0515,-3.8104,-4.6371,-5.5375,-6.5169,-7.5789,-8.7225,-9.9355,-11.1831,-12.3890,-13.4184,-14.0944,-14.2867,-14.0159,-13.4355,-12.7190,-11.9885,-11.3099,-10.7127,-10.2071,-9.7942,-9.4708,-9.2326,-9.0748,-8.9926,-8.9809,-9.0346,-9.1474,-9.3113,-9.5156,-9.7455,-9.9810,-10.1953,-10.3563,-10.4289,-10.3813,-10.1935,-9.8634,-9.4068,-8.8524,-8.2333,-7.5808,-6.9200,-6.2699,-5.6432,-5.0486,-4.4911,-3.9735,-3.4973,-3.0628,-2.6700,-2.3184,-2.0074,-1.7364,-1.5047,-1.3119,-1.1576,-1.0415,-0.9636,-0.9241,-0.9232,-0.9616,-1.0402,-1.1600,-1.3228,-1.5304,-1.7854,-2.0908,-2.4506,-2.8698,-3.3545,-3.9129,-4.5551,-5.2951,-6.1513,-7.1498,-8.3282,-9.7440,-11.4919,-13.7428,-16.8588,-21.8554,-34.9483,-26.5517,-19.1117,-15.1683,-12.4828,-10.4559,-8.8378,-7.5004,-6.3693,-5.3971,-4.5522,-3.8122,-3.1610,-2.5862,-2.0787,-1.6310,-1.2375,-0.8937,-0.5959,-0.3411,-0.1272,0.0476,0.1848,0.2853,0.3497,0.3784,0.3712,0.3279,0.2479,0.1302,-0.0266,-0.2241,-0.4646,-0.7507,-1.0857,-1.4736,-1.9191,-2.4278,-3.0062,-3.6617,-4.4023,-5.2353,-6.1641,-7.1819,-8.2563,-9.3002,-10.1365,-10.5106,-10.2403,-9.3919,-8.2106,-6.9215,-5.6532,-4.4612,-3.3625,-2.3573,-1.4395,-0.6010,0.1662,0.8694,1.5149,2.1082,2.6541,3.1565,3.6187,4.0438,4.4341,4.7918,5.1187,5.4163,5.6859,5.9287,6.1456,6.3375,6.5049,6.6485,6.7686,6.8657,6.9399,6.9915,7.0204,7.0266,7.0102,6.9707,6.9081,6.8219,6.7116,6.5768,6.4166,6.2303,6.0170,5.7755,5.5045,5.2025,4.8677,4.4980,4.0908,3.6433,3.1519,2.6124,2.0194,1.3666,0.6458,-0.1532,-1.0439,-2.0444,-3.1795,-4.4848,-6.0135,-7.8514,-10.1479,-13.1990,-17.7072,-25.3087,-23.2810,-16.8014,-13.0070,-10.4305,-8.5145,-7.0122,-5.7946,-4.7860,-3.9386,-3.2201,-2.6078,-2.0853,-1.6402,-1.2630,-0.9465,-0.6848,-0.4735,-0.3090,-0.1883,-0.1093,-0.0703,-0.0701,-0.1078,-0.1831,-0.2959,-0.4465,-0.6357,-0.8646,-1.1348,-1.4485,-1.8085,-2.2181,-2.6818,-3.2051,-3.7949,-4.4600,-5.2115,-6.0637,-7.0354,-8.1505,-9.4401,-10.9407,-12.6844,-14.6475,-16.5669,-17.6065,-16.9213,-15.0967,-13.0937,-11.2820,-9.7169,-8.3723,-7.2111,-6.2009,-5.3161,-4.5371,-3.8486,-3.2389,-2.6987,-2.2205,-1.7987,-1.4283,-1.1056,-0.8275,-0.5912,-0.3949,-0.2368,-0.1155,-0.0299,0.0207,0.0372,0.0198,-0.0311,-0.1153,-0.2328,-0.3838,-0.5683,-0.7866,-1.0391,-1.3260,-1.6478,-2.0046,-2.3967,-2.8240,-3.2863,-3.7826,-4.3115,-4.8707,-5.4565,-6.0638,-6.6854,-7.3121,-7.9323,-8.5326,-9.0992,-9.6191,-10.0831,-10.4880,-10.8379,-11.1444,-11.4256,-11.7038,-12.0039,-12.3526,-12.7777,-13.3102,-13.9867,-14.8545,-15.9805,-17.4680,-19.4905,-22.3509,-26.3471,-28.2848,-23.8735,-19.6014,-16.4091,-13.9201,-11.8898,-10.1788,-8.7036,-7.4106,-6.2635,-5.2369,-4.3121,-3.4749,-2.7144,-2.0222,-1.3913,-0.8162,-0.2923,0.1844,0.6169,1.0081,1.3601,1.6750,1.9544,2.1998,2.4124,2.5931,2.7429,2.8625,2.9523,3.0130,3.0447,3.0477,3.0221该方向图中，波束对准180度。智能天线的使用方法：用波束对准单用户，计算其他用户和该用户之间的夹角，然后查表得到赋形增益值，然后累积计算干扰。使用智能天线系统接收功率计算公式：1) 下行：终端接收功率 = 基站8天线总发射总功率 + 基站单天线增益 + 智能天线赋形增益-（路径损耗+阴影衰落）+ 终端天线增益;2) 上行：基站接收功率 = 终端发射功率 + 终端单天线增益 -（路径损耗+阴影衰落）+ 智能天线赋形增益 + 基站单天线增益3) 基站对基站：基站接收功率 = 基站8天线总发射总功率 + 基站单天线增益 + 智能天线赋形增益-（路径损耗+阴影衰落）+ 智能天线赋形增益 + 基站单天线增益5.6 MCL的定义和取值MCL的定义如下：发射端天线接头处到收端天线接头处功率损耗的最小值，包括了发端和收端天线的增益。采用智能天线时，两智能天线基站之间的MCL指发端多个功率放大器的输出功率之和与收端多个天线收到的功率之和之间的损耗最小值，包括天线发端和收端的天线增益和赋形增益；终端和基站之间的最小耦合损耗指当智能天线对准赋形用户时，发端到收端之间的功率损耗的最小值，包括收发端天线增益和赋形增益。各项取值如前面表格中定义BSMS：70dBMSMS：40dBBSBS：45dB或40米。例：当TD-SCDMA系统基站A和WCDMA系统基站B共站时，B基站接收功率 = A基站8天线总发射总功率 MCLBS-BS当两个TD-SCDMA系统基站A和B共站时，B基站接收功率 = A基站8天线总发射总功率 - MCLBS-BS注：关于采用智能天线后BS-BS之间的MCL取值，经大唐移动测试，当两天线空间上下垂直放置相隔1米时，损耗在45dB左右。而水平放置相隔约1米时，损耗为22dB左右(没有赋形时)。可见，水平放置而且很近的天线，可以用自由空间损耗减去天线增益以及赋形增益的方法计算其损耗，如水平放置相隔1米损耗计算公式为：38（自由空间损耗） - 8（发端和收端天线增益）*2 = 22dB。和测试结果吻合。所以，垂直隔离d米时的MCL计算公式为： MCL = 45 + 20*log10(d) 水平放置时，由于处于远场区，仍采用自由空间损耗模型。276 研究结论6.1 3G系统仿真软件平台的验证在3GPP TS25.942中给出了FDD/FDD、FDD/TDD和TDD/TDD（WCDMA 和UTRA TDD）的干扰共存研究结果，其中FDD/FDD的干扰共存研究结果非常具有说服力并且得到大家的认可，参数设置和仿真假设也最为详细，具有非常高的参考价值。而FDD/TDD和TDD/TDD的干扰共存研究只是给出了一个比较粗糙的仿真结果，仿真假设和参数设置也不是非常清楚，但是也具有很好的借鉴意义。为了验证仿真平台的正确性，需要根据3GPP TS25.942提供的各种参数进行各种干扰互存情况的仿真。在3G系统仿真软件平台的验证中对搭建的仿真平台输出的仿真结果和3GPP TS25.942给出的各种仿真结果进行了比较，在基于相同的仿真参数假设的前提下，比较FDD/FDD，FDD/TDD和TDD/TDD的干扰共存研究结果，如果仿真结果能够很好的与3GPP TS25.942给出的结果相拟合，则说明了仿真平台的正确性。通过比较发现，本仿真平台给出的仿真结果在进行FDD/FDD研究时能够完全拟合3GPP TS25.942给出的结果，而在研究TDD/TDD时曲线的总体趋势是一致的，只是由于个别仿真参数设置不一样，仿真假设也有点不同，所以个别结果有点差别；在研究FDD/TDD干扰时，我们的仿真平台从实际系统的角度出发，而3GPP TS25.942给出的仿真情况则基于一种理论的分析，所以有点差距，但是仿真结果的趋势是一样的。综上所述，由本仿真平台得到的仿真结果和3GPP TS25.942给出的结果非常拟合，可以说本仿真平台的仿真设计完全遵循3GPP标准文献提出的仿真思想，由本仿真平台给出的仿真结果完全可行值得借鉴，根据本仿真平台仿真得到的各种研究成果具有极高的参考价值，能够指导未来3G系统的无线频段分配和规划。详细结果见第三代移动通信系统频率使用的研究之第一部分3G系统仿真软件平台的验证。6.2 理论分析及FDD/FDD系统仿真6.2.1 WCDMA对WCDMA系统干扰仿真6.2.1.1 WCDMA单系统的容量通过研究发现在半径为577米和1000米时WCDMA系统性能变化不是很大，这时上行用户极限容量大约46.5个，75%负载时为35个，下行极限容量大约43.2个，这和理论计算结果很相似（理论计算时上行容量为：38，上行容量为：44）。WCDMA系统在全向天线情况下，不同半径时的单系统容量见下表：表1 WCDMA单系统容量链路方向R=577mR=1000mR=3000m上行链路(6dB) (user/cell)33.0733.0733.58下行链路(95%)(user/cell)43.23 44.2942.066.2.1.2 WCDMA对WCDMA系统影响Macro环境下的两个FDD系统共存的因素主要有：ACIR，两系统基站间隔距离和小区覆盖范围。对于两个宏蜂窝系统，当蜂窝半径为577米时，其仿真结果见图4和图5。表2和表3列出了蜂窝半径为3000米和577m的双WCDMA系统容量损失比较。图4 上行干扰后容量 VS. ACIR值(容量判定标准：上行NoiseRise6dB)表2 上行链路容量损失对比结果（基站距离=半径）ACIR (dB)半径577m半径3000m2585.1%52.3 %3093.71%80.68 %4099%94.21 %50100%99.12 %图5 下行干扰后容量 VS. ACIR值(容量判定标准：95%满意率)表3 下行链路容量损失对比结果（基站距离=半径）ACIR (dB)半径577m半径3000m2585.76%81.20%3096.06%90.70 %4099.94%97.47 %5099.98%99.36 %从图4-图5以及表2和表3中可以看出：1、上下行容量损失均随着ACIR值的增大而减小，小区半径的大小对系统的性能也有影响，随着小区半径的增加，系统容量会减小，但是容量损失变化幅度非常小。2、运营商间的距离对系统性能的影响也很大。当运营商间的距离为0即共基站时，上下行的容量损失最小，运营商间的干扰最小；而运营商间的距离为577m(小区半径)时运营商间的干扰最大，上下行容量损失也最大。3、为了保证系统容量损失小于5%，在小区半径为577米时，上行链路的ACIR至少应为31dB，下行链路的ACIR至少应为33dB。对于小区半径为3000米时，由于主要考虑覆盖问题，容量损失为次要问题。4、在WCDMA载波间隔为5MHz时，上行链路和下行链路的ACIR值均为33dB，当小区半径不大于1000m并合理布置基站时，满足容量损失5%的要求。因此当两个运营商同时运营WCDMA系统时，只要保证两系统的小区半径大小不大于1000m,系统之间不需要保护频带可以共存。当小区半径较小（如为577m时），无论系统的基站如何布置，只要有5MHz的载频间隔，都可以保证系统容量损失控制在5%的范围内。5、在载波间隔为4.4MHz时，上行链路和下行链路的ACIR值均为32dB（由于线性插值，有一定的误差），共站时的上下行容量损失小于5%。因此对同一运营商来说，载波间隔可以设定为4.45MHz之间，以减少系统之间的干扰。7、 对于双WCDMA系统而言，相互之间不需要额外的保护带。详细结果见第三代移动通信系统频率使用的研究之第二部分理论分析及FDD/FDD系统仿真。6.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰仿真6.2.2.1 单cdma2000系统的容量由仿真结果可知：当上行链路以6dB噪声提升为系统容量的标准时，可支持的用户数与小区半径大小无关，但小区半径越大，覆盖范围内的用户密度越小；当以95%的满意率为系统容量的判断标准时，小区半径如果小于3000m，其可支持的用户数受小区半径大小影响非常小；单系统容量见下表，表中的结果与我们理论计算结果很相近。链路方向R=577mR=1000mR=3000m上行链路16.9416.9116.9下行链路37.8337.7836.936.2.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰对于cdma2000宏蜂窝系统，当两系统的小区半径均为577米时，在两系统基站间的间隔距离为0、288米和577米时的干扰仿真结果见图6和图7。当蜂窝半径为3000米时，系统的仿真结果见图8和图9。图6 上行链路干扰后容量 VS. ACI