第三代移动通信系统频率使用的研究Word文档下载推荐.docx
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一种为SR1,也通常记作1X,SR1的前向和反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为1.2288Mcps的直接序列(DS)扩频。
另一种为SR3,也通常记作3X,SR3的前向CDMA信道有3个载波,每个载波上都采用1.2288Mcps的DS扩频,总称多载波(MC)方式;
SR3的反向CDMA信道在单载波上都采用码片速率为3.6864Mcps的DS扩频。
CDMA20001X在无线配置RC3(RadioConfiguration)时每载波可提供64码道,如图2所示。
图中marker点位置是同步信道,第一个黄色码道为导频信道,每个cdma20001x能提供最多61部话音呼叫。
cdma2000的反向链路物理信道用长码加以区分,公用反向链路信道的长码掩码由BS的系统参数确定,而每个用户的业务信道的长码掩码则由用户自己的身份信息来标识。
图2CDMA20001x的频谱图和码域图
11.3 TD-SCDMA系统概述
TD-SCDMA是ITU正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范之一,是基于S-CDMA和TDMA技术,因此经常将TD-SCDMA的接入模式表示为TDMA/CDMA。
TD-SCDMA载波带宽为1.6MHz,一个10ms的帧分成两个5ms的子帧,每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙,如图3所示。
图3TD-SCDMA帧结构
从图中可以看出,TD-SCDMA标准在物理层拥有独特的帧结构,每帧有两个上下行转换点,TS0为下行时隙、TS1为上行时隙,并由G\DwPTS\UpPTS三个特殊时隙,其余时隙可根据用户需要进行灵活UL/DL配置。
TD-SCDMA还拥有全向码道和赋形码道,分别得到小区覆盖的全向波束和针对用户终端的赋形波束。
其中,BCH/DwPTS必须使用全向波束,覆盖整个小区,在帧结构中使用专门时隙;
业务码道通常使用赋形波束,只覆盖个别用户。
其时域图和码域图参见图4,其频谱图参见图5。
有图中可见,TD-SCDMA的每个时隙有16个码道,可传送16路8kbit/s的话音或8路16kbit/s的话音;
TD-SCDMA的频谱看起来像离散频谱,在一定的频率范围内跳来跳去,所以很容易误认为跳频,这种原因是有频谱仪的扫描时间和TDMA结构双重决定的。
图4TD-SCDMA的时域图和码域图
根据3GPP标准,TD-SCDMA可灵活地应用于宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝,也可用于固定无线接入。
不同的干扰类型,其最大覆盖半径也不同,如表1所示。
一般来说,小区最大覆盖半径dmax依赖于保护时隙tgap,其关系式为
,c为光速。
TD-SCDMA系统目前的现场演示实验的终端移动速度为125km/h,但计算机仿真结果表明TD-SCDMA系统在移动速度达到250km/h时,仍能保持较好的误码特性。
因此TD-SCDMA系统完全能够独立地组网。
图5TD-SCDMA频谱图
表1干扰类型和相应的最大小区半径
干扰类型
最大小区半径
UpPTS和DwPTS不允许干扰时
11.25km
UpPTS和DwPTS允许干扰,但TS0不允许干扰时
22.5km
TS1和DwPTS不允许干扰,但其他时隙允许干扰时
30km
TS1和DwPTS允许干扰,但TS0不允许干扰时
41.25km
TDD双工方式的优点是能使用各种频率资源,不需要成对的频谱,只要有2MHz的带宽,就可以运营TD-SCDMA系统,具有很高的频谱灵活性;
TD-SCDMA也采用了功率控制技术,通过调整功率保证上下行链路的质量,同时减少远近效应和对抗阴影衰落和快衰落,使网络干扰最小化,从而减少小区间干扰水平,提高网络容量和质量,并减少UE和基站的发射功率;
从支持用户语音业务来看,TD-SCDMA每1.6MHz的带宽内可提供48个业务信道,频谱利用率很高;
利于使用智能天线等新技术,因为上下行链路频率相同,传播特性一致;
TDD双工方式支持不对称数据业务,可根据上下行业务量来自适应调整上下行时隙个数;
TDD成本低,无收发隔离的要求,可以使用单片IC来实现RF收发信机。
TDD双工方式也存在一定的问题:
峰值/平均发射功率之比随时隙数的增加而增加(低速/话音业务,超过30dB),由于CDMA工作在线性状态,故要求放大器有较大的线性输出能力;
小区覆盖问题(目前典型值设计在11公里),TDD采用时间来划分上下行,受电波传播时延影响,上下行之间必须有保护时间,时间越大系统效率越低;
移动速度,由于采用多时隙不连续传输方式,TDD抗快衰落和多普勒效应能力要比连续传输的FDD方式差;
上下行之间存在干扰,TDD系统中NODEB之间要求帧同步等。
11.4 PHS系统概述
PHS(PERSONALHANDY-PHONESYSTEM)的空中接口采用RCRSTD-28标准,RCRSTD-28标准经历了三个版本发展的过程,以版本2(V2)和版本3(V3)最为常见。
我国规定PHS移动通信系统使用的频段为1900MHz~1915MHz,载波间隔为300kHz,频点数为65,必要带宽为288kHz,多址方式为TDMA,双工工作方式为TDD。
根据RCRSTD-28标准,PHS的载波间隔为300kHz,每5ms一帧,每帧分成8个时隙,因此每个载波提供多达4路的话音通道,传输速率为384kbit/s,其时隙结构如下图6所示。
5ms
CS->
PS|T2|T4|R2|R4T:
为发送时隙
R:
为接收时隙
图6PHS系统的帧结构
*上下行保护间隔4.7us
PHS的一个重要优点就是采用了动态信道选择方式(ContinuousDynamicChannelSelection)。
由基站自动测量工作频段内的干扰情况,自动选择干扰最小的信道进行通话。
当正在使用的信道干扰过大,不能连续工作时,就能重新选择新的信道进行通话,甚至切换到另一基站,因而动态信道选择具有很高的频谱利用率。
和TD-SCDMA一样,PHS的频谱也像离散频谱,在一定的频率范围内跳来跳去,也很容易误认为跳频(见图7)。
其实,像GSM、iDEN、TETRA等TDMA系统的频谱在频谱分析仪上都有类似的频谱。
图7PHS系统的频谱图
图8PHS基站的带外杂散图
12 3G干扰测试安排
无线干扰测试由3G技术试验专家组(3GTEG)组织实施。
测试集中在北京进行,以信息产业部电信研究院MTNet为中心,构建了包括WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA、DCS1800和PHS系统的干扰测试环境。
干扰测试从2004年8月18日开始,到10月9日结束。
集群系统测试从从2004年10月11日开始,到10月21日结束。
测试组由国家无线电监测中心总负责、联合电信研究院标准所(原传输所)和6家运营商的技术人员共同组成。
在相关运营商、设备制造商、终端厂商和仪表厂家的积极配合下,测试组按照测试方案,进行了认真细致的测试。
12.1 网络配置
无线干扰测试中,网络配置主要考虑了两种情况:
共站址和一个系统基站位于另一个系统基站的小区边缘。
具体的网络配置如图9所示。
图9无线干扰测试网络配置
在站址的选择上,电信研究院MTNet作为此次干扰试验的中心,配置了WCDMA基站、cdma2000基站、TD-SCDMA基站、DCS1800基站和PHS基站各一个,这些基站均共站址,且天线方位角相同或采用全向天线。
此外,在MTNet周围配置了一个WCDMA基站、一个cdma2000基站、一个TD-SCDMA基站和两个PHS基站。
环境选择、网络和设备配置中充分考虑了目前我国的频率规划情况。
12.2 频率配置
根据信息产业部2002年确定的3G频率规划,我国3G系统的工作频段包括主要工作频段、补充工作频段等。
其中主要工作频段,频分双工(FDD)方式为1920-1980MHz/2110-2170MHz,时分双工(TDD,即TD-SCDMA)方式为1880-1920MHz、2010-2025MHz。
基于3G设备的支持状况,此次干扰测试只考虑针对3G系统主要工作频段相关的干扰进行测试。
目前我国使用的2G公众移动通信系统包括GSM、cdma两种技术。
此外PHS也得到广泛使用。
GSM系统规划使用的频段有900MHz频段和1800MHz频段,工作于1800MHz频段的GSM系统又常称为DCS1800。
cdma系统规划使用的频段为800MHz频段的2*10MHz。
参考已有的理论研究结果,无线干扰测试对PHS与WCDMA之间的干扰、PHS与cdma2000之间的干扰、DCS1800与WCDMA基站共站下的干扰这几种2G或PHS相关情形进行测试。
无线干扰测试中,WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA系统的频率配置根据不同测试内容的需要进行相应调整。
图10无线干扰测试频率配置
具体频率配置如图10所示:
1)配合干扰测试的WCDMA系统设备在1920-1980MHz/2110-2170MHz频段内调整工作频点;
2)配合干扰测试的cdma2000系统设备在1920-1980MHz/2110-2170MHz频段内调整工作频点;
3)配合干扰测试的TD-SCDMA系统设备在2010-2025MHz频段内调整工作频点;
4)对于PHS系统,考虑到频率实际使用情况,在测试中使用的是1900-1920MHz频段,并根据测试内容锁定载波频点或调整动态信道分配的载波范围。
13 干扰测试方法
根据我国相关频率的划分情况和理论分析,同一3G技术内、不同3G技术间、2G与3G、PHS与3G系统间都有可能产生干扰。
干扰情形基本上可分为两类:
第一类:
基站对基站的干扰:
主要利用接收基站的天线,测量基站接收的干扰电平大小,利用基站统计功能收集一定时间内基站对宽带噪声的测量值,统计其均值和方差,比较在干扰基站工作、不工作两种条件下其差异。
第二类:
基站对移动台的干扰和移动台对基站的干扰。
此次干扰测试以理论研究结果作为指导依据,根据不同干扰情形采用了众多行之有效、可操作的测试方法:
A、对于3G系统(包括集群GOTA)移动台的干扰,主要基于移动台实际接收的导频Ec/Io(或Ec/No)和RSSI的测试方法:
测试在干扰系统工作、不工作条件下小区覆盖范围内不同地点移动台实际接收的导频Ec/Io和RSSI数值,从统计上比较其差异;
B、对于3G系统(包括集群GOTA)基站的干扰,主要测试基站接收的干扰电平大小:
收集一定时间内基站对宽带噪声的测量值,统计其均值和方差,比较在干扰系统工作、不工作两种条件下其差异;
C、利用3G系统(包括集群GOTA)的网络统计功能,收集一定时间内基站对宽带噪声的测量值,统计其均值和方差,比较在干扰系统工作、不工作两种条件下其差异;
测试基站或收集基站上报的接收灵敏度指标,比较在干扰系统工作、不工作两种条件下其差异;
D、对于集群系统中iDEN和GT800移动台的干扰,主要测试移动台在干扰系统工作、不工作条件下接收的RSSI,SQE(BER)或主观评价;
E、对于集群系统中iDEN和GT800基站的干扰,主要测试在无干扰、有干扰条件下的基站接收机的噪声提升值和BER值。
测试原理如下图11和图12所示:
图11终端对基站的干扰示意图
终端2处于小区边缘,接收到基站2信号很弱,终端2将以较大的功率发射信号;
终端1接收到基站1的信号很强,终端将以较低功率发射信号。
此时与终端2很近的基站1会接收到终端2的较强干扰信号(与终端1相比较),从而终端2对基站1的接收产生干扰。
图12基站对终端的干扰示意图
当终端1处于小区边缘时,接收到基站1的信号很弱,与此同时会接收到来自较近的基站2的较强干扰信号。
此时基站2会对终端1的接收产生干扰。
14 具体测试内容和测试结果
3G干扰测试的具体内容有:
A、WCDMA与WCDMA之间的干扰
主要测试两个相邻信道工作的WCDMA基站不同站址时彼此间干扰。
两个基站的载波间隔根据测试情况进行调整。
采用模拟加载方式对基站下行加载,上行则采用一定数量手机进行加载,以反应系统一定负荷下受干扰所造成的影响。
B、cdma2000与cdma2000之间的干扰
主要测试两个相邻信道工作的cdma2000基站不同站址时彼此间干扰。
测试方式与WCDMA与WCDMA之间的干扰测试类似。
C、TD-SCDMA与TD-SCDMA之间的干扰
主要测试两个相邻信道工作的TD-SCDMA基站不同站址时彼此间干扰。
两个基站的载波间隔1.8MHz。
两个基站同步,分别在相同时隙加载两部64kbps终端(满载),以反映系统之间的干扰情况。
以上三种情况为同一3G技术不同运营网络之间的无线干扰,测试结果见表3。
在WCDMA基站--WCDMA终端测试中,干扰站开启并以最大功率发射时,登录到被干扰WCDMA基站的测试终端接收到的信号Ec/Io值有所下降,从-12.2dB降到-13.5dB左右,WCDMA终端能够正常建立呼叫,通话质量良好。
在WCDMA终端--WCDMA基站测试中,干扰基站加载20部语音用户后,空载的电信研究院WCDMA基站接收的总功率从-101.35dBm升高到-101.19dBm了,底噪升高了0.16dB。
在干扰存在的情况下,电信研究院WCDMA基站加载了4部视频,18部语音用户,通话质量良好。
在cdma2000基站--cdma2000终端测试中,如果两基站的cdma2000系统载波相隔1.25MHz工作,则干扰基站开启并保持空载时,被干扰站终端被阻塞,无法建立呼叫;
但如果两基站的cdma2000系统载波相隔2.5MHz,当干扰基站开启后,被干扰站信号的Ec/Io值从-2.94dB降为-3.3dB左右,登录到被干扰基站的终端能够正常建立呼叫,信号稳定。
在cdma2000终端--cdma2000基站测试中,如果两基站的cdma2000系统载波相隔2.5MHz,则干扰站开启并上行加载10个用户后,被干扰基站接收的总功率无明显变化,基本在-105dBm左右,登录到被干扰基站的cdma2000终端能够正常建立呼叫并保持通话。
在TD-SCDMA—TD-SCDMA测试中,干扰站开启并上行加载100%后(单时隙),被干扰基站的接收信号功率升高0.1dB,被干扰终端接收信号的Ec/Io值没有变化。
从以上分析可知,双WCDMA之间、双TD-SCDMA之间在现有的测试条件下完全可以邻频共存;
根据3GPP2相关标准,双CDMA20001X之间也可以共存。
D、WCDMA与cdma2000相邻频段共存
对工作于相邻信道的WCDMA、cdma2000基站,在共站址、不同站址两种情况时测试彼此间干扰。
WCDMA、cdma2000载波间隔取3.65MHz,并根据测试情况调整。
E、WCDMA/cdma2000与TD-SCDMA共存
由于此次干扰测试TD-SCDMA设备只支持2010-2025MHz频段,与WCDMA/cdma2000工作频段至少有30MHz间隔,故测试时主要是考察杂散干扰影响。
以上三种情况为不同3G技术之间的无线干扰,测试结果见表4。
在WCDMA基站--cdma2000终端测试中,WCDMA基站开启并以最大功率发射时,cdma2000终端接收的基站信号Ec/Io值从-7dB下降为-8dB左右,能够正常建立呼叫;
在WCDMA终端--cdma2000基站测试中,WCDMA基站上行加载10部语音、2部视频用户后,cdma2000基站接收的总功率升高了0.2dB左右,cdma2000终端能够正常建立呼叫;
在cdma2000基站--WCDMA终端测试中,cdma2000基站开启并以最大功率发射时,WCDMA终端接收的信号Ec/Io值由-10.5dB降为-11.6dB左右,WCDMA终端能够正常建立呼叫;
在cdma2000终端--WCDMA基站测试中,cdma2000上行加载14部语音用户后,空载的WCDMA基站接收功率升高了约0.1dB,WCDMA终端能正常建立呼叫;
在TD-SCDMA—WCDMA/CDMA2000测试中,由于TD-SCDMA工作在2010-2025MHz频段,WCDMA/cdma2000基站接收频段接收信号功率基本没有变化。
从以上分析可知,WCDMA与cdma20001X之间在相邻频段工作时完全可以共存;
如果TD-SCDMA工作在2010-2025MHz频段,也不会对WCDMA/CDMA2000造成干扰。
F、PHS与WCDMA/cdma2000共存
分别对PHS与WCDMA共存、PHS与cdma2000共存下的干扰进行测试。
WCDMA基站的发送频率配置为2112.4MHz,接收频率配置为1922.4MHz。
cdma2000基站的发送频率配置为2111.25MHz、接收频率配置为1921.25MHz。
PHS基站的频率配置为1915-1920MHz,采用动态信道分配技术。
在这种频率配置关系下,进行了PHS对WCDMA/cdma2000的干扰测试。
PHS对WCDMA/cdma2000干扰的测试结果见表5。
从表中可得出以下结论:
当PHS基站工作在1918MHz以上时,使cdma2000基站的接收总功率升高3dB左右,将对cdma2000造成严重影响。
当PHS基站工作在1917.5MHz以下时,PHS基站基本对cdma2000没有影响。
由于试验网条件限制,PHS上行容量受限,测试中PHS终端对cdma2000基站没有测到明显干扰,但在话务量大的情况下,我们发现CDMA2000基站受现网影响。
在试验网PHS系统关闭的情况下,观察到WCDMA基站接收的底噪升高了1dB,通过对干扰源的研究,确定在电信研究院周围的PHS系统使用了1915-1918MHz频段,对WCDMA系统产生一定干扰。
当试验网PHS基站工作频点在1917.95MHz以上时,WCDMA基站接收的底噪升高约3dB,对WCDMA基站产生严重干扰。
当试验网PHS基站工作频点在1917.35MHz时,WCDMA基站接收的底噪升高约1dB,对WCDMA系统产生一定干扰,其中可能包括现网PHS系统的影响。
G、DCS1800与WCDMA共存
对于DCS1800与WCDMA基站共存下的干扰进行测试。
DCS1800基站的发射频率配置为1849.6MHz和1849.6MHz。
由于DCS1800工作频段与WCDMA工作频段相隔70MHz左右,故测试时主要是考察杂散干扰影响,测试结果见表2。
表2DCS1800对WCDMA干扰的测试结果
DCS1800基站发射频率
WCDMA基站
接收信号总功率
cdma2000基站
(MHz)
(dBm)
1922.4
1927.4
1967.4
1921.25
1925
1940
MHz
1849.6/1850.0/1870.4
-101.31
-101.40
-101.34
-106.08
-106.23
-106.30
GSM关闭
-101.38
-101.45
-106.19
-106.31
-106.36
从表中可以看出,DCS1800基站开启后,在cdma2000基站和WCDMA基站接收频段接收信号功率升高不大于0.11dB,可以认为在试验网测试环境中DCS1800对cdma2000和WCDMA基本没有影响。
(MCL=105dB)
15 测试结论
2从系统共存的角度来看,在试验网的测试环境中,2010-2025MHz的TD-SCDMA对WCDMA和cdma2000;
WCDMA与cdma20001x之间;
双TD-SCDMA之间、双WCDMA之间以及双cdma20001x之间没有明显的干扰,系统间可以共存。
3当PHS工作在1918-1920MHz频段,cdma2000工作在1921.25MHz时,PHS与cdma2000之间存在明显干扰;
当PHS基站载波频点低于1917.5MHz时,对于cdma2000系统基本没有干扰。
但PHS终端对cdma20001x系统的干扰应进一步研究。
4当PHS工作在1918-1920MHz,WCDMA工作在1922.4MHz时,PHS对WCDMA存在较为严重的干扰;
PHS基站的工作频点在1917.35MHz时存在一定的干扰,可能由于现网终端的影响,因此PHS终端wcdma系统的干扰应进一步研究。
5由于TD-SCDMA设备条件所限,此次干扰测试对TD-SCDMA只测试了2010-2025MHz频段,对于1880-1920MHz频段有待进一步测试验证。
6无线干扰十分复杂,并与实际网络紧密相关,因此无线干扰测试的结果只可能是在一定的环境配置、设备配置、网络配置下的结果,改变了这些配置,干扰的影响可能会有所变化,但干扰测试、验证应可为规避干扰提供一定的技术参考。
表3同一3G技术不同运营网络之间的无线干扰测试数据
测试项目
测试内容
频率配置
测试数据
加干扰前
加干扰后
WCDMA—WCDMA
WCDMA基站—
WCDMA终端
WCDMA基站1发射/接收频率:
2117
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