（通信与信息系统专业论文）无线通信系统干扰共存平台研究与开发.pdf

i 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一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明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：数 本人承担一切相关责任。 日期： 卫：主：丛 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 日期： 泣坦：；：f 日期： 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 无线通信系统干扰共存平台开发与研究 摘要 随着移动通信技术的发展，无线通信系统技术标准层出不穷。频 谱资源的稀缺迫使多个共存的无线通信系统工作在相邻的频率资源 上。在两个或多个邻频的通信系统共存的场景中，接收机滤波器的非 理想性将不可避免地引入系统间的干扰。因此，研究和开发相应的仿 真平台以模拟无线通信系统间的干扰程度，对于网络整体的频谱规划 和各系统运营质量的提高起着十分关键的作用。 无线通信系统干扰共存平台开发与研究中亟待解决的问题之一 是如何处理移动通信系统的多样性。例如，仅就第三代移动通信系统 ( 3 g ) 而言就已经包括了t d s c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 、 w l m a x 四种系统。如果为了研究两个系统的干扰共存就搭建一个平 台，直接导致的后果将是仿真平台数量繁多，一方面不仅浪费大量的 人力物力，另外一方面也不利于开展新的研究。因此，非常有必要设 计一个通用性高、扩展性好的干扰共存仿真平台，以满足对当前已有 系统的干扰共存研究需求，并为今后研究其他系统间的干扰共存奠定 基础。 本文通过对当前主要无线通信系统的关键技术和系统级静态仿 真的研究，提出一个通用性高、扩展性好的干扰共存仿真平台设计方 案，可用于g s m 、t e t r a 、p h s 、t d s c d m a 、w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、 单站台等多个系统间的干扰共存研究，并对单站台与t d s c d m a 干 扰共存进行了重点研究。 文章首先简单介绍了当前干扰共存研究的现状以及论文研究背 景、主要工作及意义，接着对平台所涉及的各种系统进行了简单介绍 等。 然后，为了保证仿真平台对各个无线通信的通用性，文章先是从 给仿真思想、仿真流程、仿真对象、模块功能四个方面介绍了各个无 线通信系统在干扰共存仿真中的共同性，接着从系统参数、频率复用、 接入控制过程、干扰计算等方面详细介绍了各个无线通信系统在干扰 共存仿真中的差异性，最后本着求同存异的原则，在充分考虑各个无 线通信的共同性和差异性的基础上，提出了仿真平台的设计架构和仿 真流程，接着根据所提出的平台架构和仿真流程采用多种现代编程手 一 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 段实现了仿真平台中的各个模块。 最后，为了验证平台的准确性，文章给出了单站台系统和 t d s c d m a 系统在不同条件下的仿真结果和以及两个系统的干扰共 存建议。 关键词：干扰共存，仿真平台设计，蒙特卡洛仿真，单站台系统， t d s c d m a 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 d e v e l o p 匝n ta n dr e s e a r c h o fw i i 也l e s sc o m 缸小c a t i o ns y s t e m i n t e r f e r i n gc o e s t e n c ep l a t f o r m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , v a r i o u s w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e ms t a n d a r d se m e r g e t h er a r eo ff r e q u e n c y r e s o u r c em a k e sm u l t i p l ec o e x i s t i n gw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mw o r k o nt h ea d j a c e n tf r e q u e n c y t h ea n i d e a lc h a r a c t e r i s t i co ft h er e c e i v e rf i l t e r l e a d st oi n t e r - s y s t e mi n t e r f e r e n c ei n e v i t a b l yi nt h em u l t i p l es y s t e m s c o e x i s t i n gs c e n e r y a s ar e s u l t ，i ti s i m p o r t a n t t or e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tt h es i m u l a t i o np l a t f o r mt os i m u l a t et h ei n t e r f e r e n c eo f d i f f e r e n ts y s t e m sf o rs p e c t r a lp l a n n i n ga n di m p r o v e m e n to ft h eo p e r a t i n g q u a l i t y o n ek e yp o i n ti nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h ew i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e mi n t e r f e r e n c ec o e x i s t i n gp l a t f o r mi sh o wt os o l v e t h ed i f f e r e n c eo fd i f f e r e n tm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m f o re x a m p l e ， t h e3gm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m c o n t a i n sf o u rs t a n d a r d s ： t d s c d m a ，c d m a 2 0 0 0 ，w c d l a ，w i m a x i fw eb u i l das i m u l a t i o n p l a t f o r mf o re v e r yt w od i f f e r e n ts y s t e m s ，t h e r ew i l lb em a n ys i m u l a t i o n p l a t f o r m s w h i c hc o s tm a n yr e s o u r c ea n di su s e l e s sf o rf u r t h e rr e s e a r c h 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 t h er e s e a r c ho fc o e x i s t e n c eo fi n t e r f e r e n c eo fg s m ，t e t r a , p h s ， t d s c d m a ，、i c d m a ，c d m a 2 0 0 0a n ds oo n ，a n dd or e s e a r c ha b o u tt h e c o e x i s t e n c ei n t e r f e r e n c eb e t w e e nt h es i n g l eb a s e s t a t i o ns y s t e ma n dt h e t d s c d m as y s t e m s f i r s t l yt h ee s s a yb r i e f l yi n v o l v e st h ec u r r e n ts i t u a t i o na b o u tt h e r e s e a r c ho fc o e x i s t e n c e t h e nt h ek e yt e c h n i q u e so ft d da n ds i n g l e b a s e s t a t i o ns y s t e m ，s u c ha sd u p l e xm o d e ，p o w e rc o n t r o la lei n t r o d u c e d i nd e t a i l s t h e n ，t h ep a p e ra n a l y z e st h ei n t e r f e r e n c eo ft h es i n g l el i n kb e t w e e n b e t w e e nt h es i n g l eb a s e s t a t i o ns y s t e ma n dt d s c d m a s y s t e m ，t h e n ，t w o m e t h o do fc o e x i s t e n c er e s e a r c ht h a ta r em o n t e c a r l os i m u l a t i o na n d c e r t a i n t ya n a l y s i sa l ei n t r o d u c e di nd e t a i l s a n d ，t h ep a p e rd e s c r i b e dt h e s i m u l a t i o np r o c e s s e s ，p l a t f o r r na r c h i t e c t u r ea n du s e ri n t e r f a c eo ft h e s i m u l a t i o np l a t f o r m ，i n t r o d u c e dt h ei m p o r t a n tm o d u l e so ft h ep l a t f o r m ， a l g o r i t h m sa n di m p l e m e n t a t i o ni nd c t a i l f i n a l l y , i no r d e rt ov e r i f yt h ea c c u r a c yo ft h ep l a t f o r m ，t h ep a p e r g i v e st h ei n t e r f e r e n c ec o e x i s t e n c es i m u l a t i o nr e s u l t sb e t w e e nt h es i n g l e b a s e s t a t i o ns y s t e ma n dt d s c d m aa n dt h ec o e x i s t e n c ea d v i c e 。 k e yw o r d s ：i n t e r f e r i n gc o - e x i s t e n c e ，t h ed e s i g n m e n ts i m u l a t i o np l a t f o r m ， m o n t e c a r l os i m u l a t i o n ，t d - s c d m a ，s i n g l eb a s e s t a t i o ns y s t e m 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 目录 第1 章绪论1 1 1 干扰共存研究现状1 1 2 平台开发背景、意义、主要工作1 1 3 创新点2 1 4 内容安排。3 第2 章无线通信系统概述4 2 1 单站台系统概述4 2 1 1c m m b 系统概述- 4 2 1 2 卫星通信系统概述5 2 2t d s d m a 系统概述6 2 3w c d m a 系统概述7 2 4c d m a 2 0 0 0 系统概述7 2 5p h s 系统概述8 2 6t er r a 系统概述9 2 7s c d m a 系统概述1 0 2 8g s m ( d c s l 8 0 0 ) 系统概述1 l 第3 章无线通信系统干扰共存仿真平台的设计1 4 3 1 需求分析。1 4 3 1 1 仿真平台主要功能1 4 3 1 2 仿真平台设计要求1 4 3 2 各无线通信系统的共同点15 3 2 1 仿真思想以及仿真流程。l5 3 2 2 仿真对象及其功能。1 6 3 3 各无线通信系统的不同点 3 3 1 关键参数 3 3 2 频率复用技术 3 3 3 接入控制过程 3 3 4 功率计算 3 3 5 功率控制 3 4 平台架构和仿真流程设计 第4 章无线通信系统干扰共存仿真平台的实现 4 1 概述 4 2 先进的实现技术 4 2 1 设计模式 4 2 2 标准模板库 4 3 平台模块的实现 4 3 1 参数读取模块 4 3 2 仿真初始化模块 4 3 3 路损计算模块 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 4 3 4 频率复用模块。4 0 4 3 5 接入控制模块4 0 4 3 6 功率计算模块4 2 4 3 7 功率控制模块4 8 4 3 8 统计输出模块5 6 4 3 9 仿真场景模块5 6 4 3 1 0 a c i r 图形化输入与计算模块5 8 第5 章平台仿真结果验证6 l 5 1 仿真假设。6 1 5 1 1 传播模型6 1 5 1 2 天线模型6 2 5 1 3 网络拓扑6 3 5 2 关键参数6 5 5 1 1 单站台系统关键参数表6 5 5 1 2t d s c d m a 系统关键参数表6 5 5 3 仿真结果6 6 5 3 1 单站台b s t d s c d m au e 6 7 5 3 2 单站台b s t d s c d m ab s 。7 1 5 4 结论7 4 第6 章总结与展望7 6 6 1 总结7 6 6 2 展望7 6 参考文献7 7 致谢7 8 攻读学位期间发表的学术论文。8 0 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 1 1 干扰共存研究现状 第1 章绪论 国际上，对于干扰共存一直都是很重视，各大无线通信组织很早就开展系统 干扰共存的工作，尤其是针对第3 代移动通信系统以及之后的l t e 系统，3 g p p 有专门的文档，欧洲无线通信委员会有专门研究蒙特卡罗仿真的研究报告。在国 内，在3 g 时代以前，在干扰共存方面的研究几乎是一片空白，随着t d s c d m a 标准的提出，为了更好的发展和建设自己的移动通信技术，不在与国际大公司中 的对话中处于被动地位，c c s a 专门成立了w g 8 工作组，因此近年来，国内的 干扰共存发展非常迅猛，中兴、大唐、华为等国内大公司纷纷加入干扰共存的研 究者行列，推动了国内干扰共存研究的快速发展。目前c c s at c 5w g 8 正在进 行2 5 0 0 - 2 6 9 0 m h z 频段及w r c 0 7 新分频段划分方案研究，其中，干扰共存研究 是其中的重要组成部分，第四部分中研究旨在通过2 5 0 0 - 2 6 9 0 m h zl t e 系统之间 的共存研究，得出系统共存时所需保护度，为相关频段分配方案提供必要的技术 支撑，提高频谱资源的利用率。 1 2 平台开发背景、意义、主要工作 2 0 0 9 年1 月，工信部给国内三家运营商发放3 g 牌照，中国电信、中国移动、 中国联通分别获得c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 、w c d m a 牌照，宣布中国移动通 信技术进入到3 g 时代。加上2 g 时代的g s m 9 0 0 、g s m l 8 0 0 、p h s 、t e t r a 、s c d m a 以及卫星通信技术，国内存在着多种移动通信技术标准。另外一方面，中国无线 电委员会在2 0 0 2 年宣布的中国频谱规划图，如图1 1 所示： 8 0 68 2 l8 2 58 3 58 5 18 6 68 7 08 8 0 8 8 59 1 59 3 0 匦互亟巨匝豆亟臣翌 珂 i 7 1 01 7 5 51 7 8 51 8 0 5 1 8 5 01 8 8 01 9 0 01 9 2 01 9 8 0 啪t 彳吲空” f d d：隔丢鞫 ， b 劓一 图1 1 中国频谱规划示意图 由图1 1 可以看出，c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 、t d s c d m a 、卫星通信、p h s 、 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 s c d m a 、g s m l 8 0 0 等系统的频段都在2 g h z 左右，t e t r a 、g s m 、i s 9 5 在9 0 0 m h z 左右，由于这些系统在频率上相邻以及滤波器的非理想性，它们的系统间干扰是 不可避免，也不可忽视。因此研究它们的系统间干扰对于合理规划频率和提高系 统的运营质量是很有必要和刻不容缓的。 如果针对两个系统的干扰共存就搭建一个仿真平台，由于系统繁多，就会导 致仿真平台众多，不方便后期的维护。另外一方面，即使到了4 g 时代，由于3 g 的空中接口不同，它们各自的演进路线也是天差地别，因此可以预见到时也是多 个系统林立，由于频率资源有限，因此也需要对这些系统开展干扰共存的研究工 作，如果没有一个通用的高扩展性的干扰共存仿真平台对于开展后续工作是非常 不利的。 本文所设计的干扰共存仿真平台属于静态系统仿真平台，与链路级的接口采 用平均值接口法，仿真的全部设计思想基于m o n t ec a r l o 仿真方法。仿真平台采 用模块化设计，把整个仿真平台分成若干模块，以保证平台具有良好的扩展性。 同时，通过对w c d m a 、t d s c d m a 、g s m 等系统的共同性和差异性进行研究， 使得这些系统可以共享本文所设计的仿真平台，保证了平台的通用性。仿平台采 用面向对象的纯c + + 编程机制，以便更好的实现系统所需的所有功能。编程的同 时尽量简化内存的管理和操作，通过使用先进的s t l ( s t a n d a r dt e m p l a t el i b r a r y , 标准模板库类) 编程技术，有效的提高系统的编程效率，以及提高系统的安全性 和健壮性。 1 3 创新点 本论文所设计的干扰共存仿真平台与其他论文所涉及的干扰共存仿真平台 不同，主要体现在以下几个方面： 在宏小区的仿真场景中，不仅考虑了宏小区的经典模型和w r a p r o u n d 模型，而且对宏小区的经典模型进行推广，提出了宏小区的特定覆盖模 型，可以用来对特定面积的区域或者特定基站数量覆盖的问题进行研 究。 在路损模型方面，不仅考虑当前现有的经典模型如车载模型、 c o s t 2 3 1 h a t a 模型等，而且利用曲线插值算法为路损模型提供了一个 统一计算接口，当要增加新的路损模型进行研究时，不必对平台代码进 行改动，只要编制数据文件即可，大大提高了平台的通用性。 通过对广播电视系统、卫星通信系统的高度抽象，提出了单站台系统， 可用于广播系统、卫星通信系统和其他蜂窝移动通信系统的干扰共存的 仿真，减小了平台的复杂性。 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 平台可用于g s m 、t d s d m a 、w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t e t r a 等多种无 线通信系统的干扰共存研究，具有很好的通用性。 1 4 内容安排 本论文共分为六章内容，第一章是研究概述，对无线通信系统的干扰共存研 究现状及本论文研究内容进行简要介绍；第二章简单介绍了仿真平台所涉及到的 各个无线通信系统的射频特性以及关键技术；第三章是对各个无线通信系统的共 同性和差异性进行了详细讨论，并在此基础上提出仿真平台的软件架构以及仿真 流程；第四章对仿真平台的实现进行了详细介绍；第五章详细研究了单站台系统 和t d s c d m a 系统的干扰共存情况，并由此来验证平台的准确性；第六章对整 个论文进行了总结，同时对未来的研究设想进行了简要介绍。 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 第2 章无线通信系统概述 2 1 单站台系统概述 本文中所提到的单站台系统是对卫星通信系统或者c m m b 系统的一种简单 抽象，因此先介绍c m m b 系统和卫星通信系统的一些射频特性，然后由此提出 单站台系统的射频特性。 2 1 1c m m b 系统概述 c m m b 是英文c h i n am o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g 的缩略语简称，意为中 国移动多媒体广播电视。c m m b 系统采用卫星和地面网络相结合的方式实现“天 地一体”协同覆盖，信道传输采用s t i m i 技术。全国节目通过s 波段卫星对全 国实现覆盖，卫星遮挡地区可采取地面同频增补方式，在城市人口密集区域采用 u 波段增补，因此c m m b 有卫星系统和地面覆盖网络两套参数指标，如表2 1 和表2 2 所示l l j ： 表2 1c m m b 卫星系统主要参数指标 带宽( mh z ) 3 * 8 调制方式o f d m 映射方式b p s k 、q p s k 编码方式外编码：r s 内编码：l d p c 循环前缀( i t s ) 5 1 2 发射机制 广播 发射功率( w ) 1 7 0 0 0 工作频段( g h z ) 上行频率：1 3 7 5 1 4 0 0 下行频率： 2 6 3 3 2 6 6 0 4 j 冬 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 表2 2c m m b 地面覆盖系统系统主要参数指标 带宽( mh z ) 8 调制方式o f d m 映射方式b p s k 、q p s k 、16 q a m 编码方式外编码：r s 内编码：l d p c 循环前缀( “s ) 5 1 2 发射机制 广播 发射功率( w ) 2 0 0 或者5 0 0 基站高度( 米) 1 0 0 2 0 0 工作频段( m h z )s 波段：2 6 3 3 2 6 6 0u 波段：4 7 0 7 9 8 2 1 2 卫星通信系统概述 卫星通信实际上是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多 个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面的无缝隙覆盖，由于卫星 工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通 信系统。但卫星通信要求地面设备具有较大的发射功率，因此不易普及使用。卫 星通信系统由卫星段、地面段、用户段三部分组成。卫星段在空中起中继站的作 用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两 大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地 面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中 心，及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。卫星通信系统的结构 如下图2 1 所示【2 j ： 蛐专 图2 1 卫星通信系统结构 表2 3 卫星通信系统主要参数指标 带宽 5 0 0 m h z 多址方式f d m a 、c d m a 、t d m a ，目前主要是 f d m a s 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 卫星高度( 旧 l e o ：5 0 m 艺0 0 0 m e o ：2 0 0 口也0 0 0 0 g e 0 ：3 5 8 0 0 数据发送方式 广播 工作频段( m h z ) 15 0 3 0 0 0 0 h z c m m b 系统和卫星通信系统由于基站高度高，发射功率大，因此具有非常 广的覆盖范围，远远大于蜂窝移动通信系统的基站的覆盖范围，如在北京城区， 只要3 个c m m b 的基站，就可以实现非常好的覆盖，因此假设在蜂窝移动通信 系统有限的仿真场景中，只需要一个单站台系统的基站就可以实现对当前有限区 域的覆盖，这也是单站台系统名称的由来，根据图1 1 、表2 1 、表2 2 、表2 3 对单站台系统提出如表2 - 4 的假设： 表2 _ 4 单站台系统主要参数指标 带宽( m h z ) 8 基站高度( m ) 1 0 0 5 0 0 下行链路数据发射方式 广播 发射功率( d b m ) 5 3 或者5 7 下行功率控制 无 工作频段( m h z ) 1 9 8 0 2 0 1 0 2 2t d - s d m a 系统概述 t d s c d m a 基于s - c d m a 和t d m a 技术，因此经常将t d s c d m a 的接入 模式表示为t d m a c d m a 。载波带宽为1 6 m h z ，一个1 0 m s 的帧分成两个5 m s 的子帧，每个子帧中有7 个常规时隙和3 个特殊时隙。如图2 2 所裂3 】【4 】： 1 2 8 m c h i p s d w p t s ( 9 6 c h i p s ) 图2 - 2t d s c d m a 帧结构 工作的频段为1 8 8 0 1 9 2 0 m h z 和2 0 1 0 2 0 2 5 m h z ，上下行链路共用。基站的 输出功率有一个上限和一个下限，相差3 0 d b ，具体发射功率的大小由基站的功 控过程调整。移动台的最大发射功率分为5 个等级，最小发射功率为 - 4 9 d b r n 1 2 8 m h z ，最小空闲发射功率应该大于6 5 d b m 。 6 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 2 3w c d m a 系统概述 w c d m a 是一种直接序列码分多址技术( d s c d m a ) ，码片速率 3 8 4 m c h i p s ，最小带宽为5 m z ，双工方式原来有f d d 和t d d 两种，但t d d 模 式已经和中国提出的t d s c d m a 标准相融合，所以目前所说的w c d m a 都是 指代w c d m af d d 。在w c d m a 标准中，上行链路使用专用导频，下行链路则 使用公共或专用导频，帧长为1 0 m s ，每帧为1 5 时隙【5 1 。 w c d m a 物理层主要包括3 层结构：超帧，无线帧和时隙。一个超帧长 7 2 0 m s ，包括7 2 个无线帧。一个无线帧长1 0 m s ，包括1 5 个时隙。时隙是包括一 组信息符号的单元。每个时隙的符号数目取决于物理信道。一个符号包括许多码 片，每个符号的码片数量与物理信道的扩频因子相同。 w c d m a 上行频段1 9 2 0 m h z 1 9 8 0 m h z ，下行频段2 1 1 0 m h z 2 1 7 0 m h z 。 w c d m a 使用开环功率控制、闭环功率控制和外环功率控制技术。用开环功率 控制技术来确定u e 的初始发射功率。d p c c h d p d c h 同时采用开环和闭环功率 控制。外环功率控制通过对接收误帧率的计算，确定闭环功率控制所需的信干比 门限。外环功率控制大概每3 - 4 帧做一次。闭环功率控制通过对接收功率的测量 值及与信干比门限值的对比，确定功率控制比特信息，然后通过信道把功率控制 比特传送到发射端，并据此调节发射功率的大小，闭环功控速率为1 5 0 0 次秒。 2 4c d m a 2 0 0 0 系统概述 c d m a 2 0 0 0 系统是采用f d d 传输方式的第三代移动通信系统，采用m c c d m a ( 多载波c d m a ) 多址方式，可支持话音、分组数据等业务，并且可实现q o s 的协商。 其帧长为2 0 m s ，采用不同的扩展码来区分不同的用户，主要的技术特点有 6 1 ： 采用多载波技术，1 x ：1 2 2 8 8 m c p s ，1 2 5 m h z 带宽；3 x ：3 1 2 5 + g u a r db a n d = 5 m h z 带宽；可以实现第三代移动通信的要求，同时也很好的满足了 由i s 9 5 平滑过渡的需求； 扩频速率：3 6 8 4 m c h i p s ； 时隙长度( 功率控制组) ：1 2 5 m s ； 前向发送分集； 快速前向功率控制； 北京邮电大学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 _ 北京邮电人学硕士毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 无线特性，包括频点、功率和灵敏度等关键参数。小灵通基站的发射功率最高为 5 0 0 r o w ，甚至低于普通g s m 手机的最大发射功率，另外小灵通的平均发射功率 只有1 0 r o w ，另外每个基站的蜂窝半径只有百米级，与g s m 系统的公里级蜂窝 半径无法相比，它只能用于微蜂窝甚至微微蜂窝。目前的小灵通传输速率为 3 8 4 k b i t s 。 8 7 个频点中，有2 个私用( 无绳电话) 控制载频，3 个小灵通保护频道，2 个小灵通控制载频，所以可使用的就只有8 0 个频点可以用来传用户信息，为通 信载频。 空中接口的物理结构：采用t d d 的工作方式，物理信道分为上行和下行两 种，使用相同的频率，物理通道以帧为基本单位，一帧的长度为5 m s ，包含8 个 时隙，上下行各占用其中的4 个时隙，每个时隙都有自己的编号，下行和上行对 应的编号相同，每个时隙包含2 4 0 b i t 的数据，每个时隙看成一个物理信道，分为 1 对控制时隙用于传输信令和3 对通信时隙。 p h s 采用超帧结构，即每2 0 个帧组成一个复帧，每1 2 个复帧组成一个超帧， 每个下行控制信道的开始必须采用b c c h 开始之后再传输p c h 或s c c h ，所以 找到了b c c h 就相当于找到了超帧的起点，这就是所谓的超帧同步。对于上行 只能传s c c h 。 但是p h s 与小灵通也有区别，小灵通是根据城市通信实际情况开发出一种 无线接入技术，它属于微区无线市话系统；是本地v 5 2 交换机+ a n 2 0 0 0 + p h s 空 中接口。因此区别表现在其不同的系统结构，即在日本为接入完全独立的移动交 换系统而在中国则是接入现有的市话系统。p a s 系统是现有固定电话网络的延伸 和补充，没有独立的交换和传输资源，属于接入方范畴，在中国是由固定电话运 营商经营。 2 6t e n - a 系统概述 t e t r a ( t e r r e s t r i a lt r u n c k e dr a d i o ) 系统是欧洲电信协会( e t s i ) 负责制定的， t e t r a 系统可提供集群、非集群以及具有话音、电路数据、短数据信息、分组 数据业务的直接模式( 移动台对移动台) 的通信，并支持多种附加业务。主要优 点是兼容性好、开放性好、频率利用率高、保密功能强。本项目研究对象为t e t r a 8 0 0 m 集群调度系统，研究频段为我国数字集群8 0 0 m 频段，其中上行为8 0 6 - 8 2 1 m h z ，下行为8 5 1 8 6 6 m h z 。在以上频段共有一对1 5 m h z 带宽，根据t e t r a 规范，每个载频带宽为2 5 k h z ，这样一共有5 9 9 对可用频点，每个载波4 个时 隙【9 i 。 根据e t s i 规定的t e t r a 规范，有以下几种通信方式【7 j ： 9 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 ( 1 ) t e t r a 话音+ 数据( v + d ) 一使用2 5k j - i z 信道的t d m a 系统 一每r f 信道分4 个时隙 一话音+ 数据业务 t e t r a v + d 技术规范提供一个能同时支持话音、数据和图像通信的多媒体 无线平台，它与单个移动台相结合，可减少阻塞及互调干扰问题。 系统接续协议是基于每载波时分多址4 个时隙来实现的，这个协议非常灵 活，足以支持4 个独立电路通信( 话音或数据) 或分组数据通信。数据传输速率 最高可达2 8 8k b i t 8 。 ( 2 ) t e t r a 分组数据优化( p d o ：p a c k e td a t ao p t i m i z e d ) 一使用2 5 k h z 信道的t d m a 系统 一每r f 信道分4 个时隙 一只有数据业务 t e t r ap d o 主要应用在信息和电子信箱、快速管理和快速调度、媒介信息、 远端数据基本接入、计算机文件传输、视频和多媒体等方面，它通过x 2 5 协议 的分组交换支持虚拟线路的整个信息的快速传输。 t e t r av + d 系统标准数话兼容，而t e t r ap d o 只支持数据业务，它们的 技术规范都是基于相同的物理无线平台( 相同调制，也可以相同工作频率) ，但 在物理层实现方式不太一样，所以不能实现互操作，预计可在i s o 第三层实现 互操作。 ( 3 ) t e t r a 直接模式通信( d m o ) 一不需基础设施的通信，即移动台直接与移动台通信 t e t r ad m o 是在移动台处于网络覆盖范围内，需要安全通信时用于提供移 动直通的业务。通过网桥终端就可以在i s o 第三层上进入t e t r ad m o 工作模 式，该标准保证在i s o 的第一层通信信道兼容，这种既可接入集群系统又可直 通的传输模式称为“d u a lw a t c h ”采用v + d 、p d o 、d m o 的公共第三层协议可 确保在i s o 第三层上互操作。 在仿真平台中，通信方式只考虑第一种模式v + d 模式。 2 7s c d m a 系统概述 s c d m a 系统，俗名大灵通，是同步码分多址的无线接入技术，它采用了智 能天线、软件无线电、以及自主开发的s w a p + 空中接口协议等先进技术，是一 个全新的体系，一个全新的拥有完整自主知识产权的无线通信技术标准，得到中 国工信部的大力支持。 北京邮电大学硕士毕业论文 无线通信系统干扰共存平台研究与开发 与小灵通相比，大灵通的基站覆盖范围为4 0 0 0 米，远远大于小灵通的5 0 0 米指标。基站覆盖半径的增加明显带来两个好处：其一是基站之间的切换次数大 大减少，用户在移动过程中，不必频繁在不同基站轮换，类似于小灵通的掉话现 象也将大大减少；其二是覆盖城市所需的基站数量大幅度消减，由此缓解庞大建 网工程的成本压力，举例而言，北京布设小灵通系统需要一万多个p h s 基站， 而大灵通只需五百个，建网成本降低了三分之一。除此之外，大灵通摈除了小灵 通信号差、通话效果不好的缺点，具备信号好、不易掉线、能在高速移动中正常 通话等特点。 s c d m a 的工作频率为4 0 6 5 , 、- 4 0 9 5 m h z 和1 7 8 5 一- 1 8 0 5 m h z ，采用t d d 的 双工方式。在每个工作频点上根据3 2 个3 2 位正交w a l s h 码来区分不同信道( 码 道) 。上下行码道使用相同的w a l s h 码进行正交扩频。上下行码道通过不同的随 机扩频序列p n 码来区分。所有的下行码道使用相同的p n 码，所有的上行码道 采用相同的p n 码。下行码道分为2 个下行a c c 码道( 又称为寻呼广播码道， 记作a c c d ) ，和3 0 个业务码道( 又称v c c 码道，记作v c c d ) 。上行码道 分为2 个接入码道( 又称为上行a c c 码道，记作a c c u ) 和3 0 个业务码道( 又 称v c c 码道，记作v c c u ) 。 s c d m a 采用的是慢速功率控制。基站通过用户终端的上行码道的信号计算 其功率大小，并根据功控算法得出功控调整值，在下一个下行帧中通过p c 字调 整用户终端的发射功率。功率控制范围为+ - 3 2 d b 。 2 8g s m ( d c s l 8 0 0 ) 系统概述 全球移动通信系统( g s m ) 采用f d d 的双工方式，使甩频分复用和时分复 用作为多址方式。载频宽度为2 0 0 k h z ，每个载频上按时间分为8 个时间段，每 一个时隙段称为一个时隙( s l o t ) ，我们称这样的时隙为信道，或为物理信道。一 个载频上连续的8 个时隙组成一个称之为“t d m af r a m f f 的t d m a 帧。也就 说g s m 的一个载频上可提供8 个物理信道。因此g s m 的空中物理信道是一个 频宽2 0 0 k h z 时长为0 5 7 7 m s 的物理实体，如图2 5 所示【l 0 】： 北京邮电大学硕十毕业论文无线通信系统干扰共存平台研究与开发 t o s 7 通 2 0 0 魁亿 图2 5 g s m 信道示意图 f 图2 - 6g s m 系统分级帧结构图 在b t s 和m s 间必须传送许多信息包括语音和控制信息等先把这些信息分 类，再按不同方法对应至物理信道上传播，这些划分就称为“逻辑信道”。而逻 辑信道按其中承载信息不同，可分为控制信道和业务信道。按照是否为所用用户 共享，可以分为专用信道和公共信道。前者主要是指用于传送用户语音或数据的 业务信道，另外还包括一些用