重庆邮电大学硕士论文
目录
3.6小结 .......................................................................................... 20
第四章 TDD CDMA系统的干扰分析 ............................... 21
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
TDD中的干扰 ...................................................................... 21 来自功率脉动的干扰[16] ........................................................ 21 蜂窝内的干扰 ....................................................................... 21 蜂窝间的干扰 ....................................................................... 22 不同运营商之间的干扰 ........................................................ 22 TDD/FDD间的干扰 .............................................................. 22 小结 ...................................................................................... 22
第五章 结论及未来的工作 ................................................ 23
5.1 结论 ......................................................................................... 23 5.2 未来的工作 ............................................................................... 23
致 谢 ......................................................................... 24 攻读硕士学位期间从事的科研工作 .... 错误！未定义书签。 参考文献 ......................................................................... 25
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第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 研究背景
我国提出的TD-SCDMA RTT建议已经成为ITU和3GPP的国际标准，这是对世界移动通信事业的巨大贡献。TD-SCDMA系统采用时分双工(TDD)、TDMA/CDMA多址方式工作，基于同步CDMA、智能天线、联合检测(JD)、正交可变扩频系数、Turbo编码技术、接力切换、软件无线电等一系列高新技术，工作于2010MHz到2025MHz频段，能向下兼容GSM系统。其主要优势有：上下行对称，利于使用智能天线、多用户检测、CDMA等新技术；可高效率地满足不对称业务需要；简化硬件，可降低产品成本和价格；便于利用不对称的频谱资源，频谱利用率大大提高。
随着移动通信的普及和规模的扩大，每个用户的业务量将逐步增加．这需要使用更多的网络及无线资源。另外，由于Internet上新增加的各种数据业务，每个用户对频谱资源的占用和需要的系统容量(或基站数量)都将比目前网络中增加很多。如何在恶劣的无线传播环境里以及用户运动且相互干扰的情况下为各类业务提供QoS保证，同时充分利用珍贵的无线频谱资源，是基于CDMA技术的第三代移动通信系统、以及未来的无线个人通信系统都必须致力解决的问题。对承载具有不同QoS要求的多业务CDMA蜂窝通信系统的容量性能进行研究是系统容量规划所需要解决的关键问题之一；同时，有效精确的分析方法有助于我们深入地认识影响CDMA系统小区容量诸多因素，从而提出相应的解决办法，提高系统的频谱利用率和系统效率。
由于WCDMA，cdma2000标准相对比较成熟，目前许多关于系统容量的研究都集中在WCDMA和cdma2000系统。TD-SCDMA作为一个新的标准，在频谱利用率和处理非对称业务方面更有优势。系统中的TDD制式，使它在传输中能设置一个上行和下行链路的转换点，针对不同类型的业务灵活调整，除了语音业务，更适合于无线上网，web浏览、收发Email，网上银行、娱乐音乐等的上下行传输需求差异。加上智能天线和联合检测的应用，对降低干扰和提高系统容量的作用，很好地扩大了小区的覆盖范围。
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综上所述，多业务TD-SCDMA系统容量的研究具有十分重要的理论价值，本课题对多业务TD-SCDMA系统容量进行分析讨论，研究提高TD-SCDMA系统容量的途径和技术方案。
1.2 TD-SCDMA是3G频率问题的最佳解决方案
到目前为止，移动通信经历了从第一代模拟移动通信系统，第二代数字移动通信系统，现在正在向第三代移动通信系统发展。第一代移动通信系统的主要问题是：各系统间没有公共接口，频谱利用率太低，无法与固网向数字化推进相适应，不能漫游。第二代数字移动通信系统较第一代模拟移动通信系统有很大的改进，但也存在一些问题：没有统一的国际标淮，频谱利用率较低，不能满足移动通信容量日益增加的要求，不能经济地提供高速数据和多媒体业务，不能有效地支持Internet业务。
第三代移动通信系统（简称3G）在1985年由ITU国际电信联盟提出，当时称为未来公众移动通信系统（FPLMTS）。1991年ITR-R成立TG8/1任务组，负责FPLMTS标准制定工作，1992年ITU召开世界无线电行政大会（WARC）。对FPLMTS的频谱进行划分，分配了1885～2025MHz和2110～2200MHz共230MHz的频段给FPLMTS。1994年ITU-T和ITU-R正式携手研究FPLMTS，ITU-T负责网络方面的工作，ITU-R负责无线接口方面的标准化工作。1996年更名为IMT-2000，意思是该系统使用2000MHz左右频段，提供业务速率高达2000kb/s。与第二代系统相比具有下面的特点：
? 系统的国际性：提供全球无缝覆盖和漫游，世界范围设计的高度一致
性；
? 业务的多样性：提供话音、数据和多媒体业务，车载通信速率144kb/s，
步行通信速率为384kb/s，室内通信速率为2Mb/s；
? 高质量的业务：满足通信质量能达到与固网相比的高质量业务要求； ? 高度的灵活性：按需分配带宽，支持大范围、可变速率的信息传送； ? 频谱利用率搞、通信容量大； ? 袖珍、多频、多模、通用移动终端； ? 满足通信个人化的要求；
? 系统初始配置能充分利用第二代系统设备和设施，随后实现平滑升级； ? 较低的费用，包括设备和服务两个方面。
目前公认的在世界各国商用中采用的主流标准为：WCDMA、
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cdma2000、和TD-SCDMA等三种。三种主流标准都采用了CDMA技术，但WCDMA和cdma2000并没有本质上的差别，基本上是IS-95的改进，而TD-SCDMA则是新的，采用了TDD双工方式、基于智能天线的同步CDMA技术。相对于其他第三代移动通信标准，TD-SCDMA具有更高的频谱利用率和更低的成本。
1.2.1 FDD技术难以有效解决3G的频率紧张问题
1992年ITU在WARC-92大会上为第三代移动通信业务划分出了230MHz带宽的频率，1885～2025MHz作为IMT－2000上行频段，2110～2200MHz作为下行频段，其中：
1885～1900MHz：空，欧洲被DECT/日本被PHS占用； 1900～1920MHz：TDD，公共陆地移动通信； 1920～1980MHz：FDD，公共陆地移动通信； 1980～2010MHz：FDD，移动卫星通信； 2010～2025MHz：TDD，公共陆地移动通信； 2110～2070MHz：FDD，公共陆地移动通信； 2170～2200MHz：FDD，移动卫星通信；
其后世界各国和各地区也相继公布了第三代移动通信业务的频率分配情况。欧洲首先划分了第三代移动通信业务的频率，欧洲3G频率分配基本与ITU的分配一致，日本随后给出了与欧洲相同的3G频率分配。
我国于2002年10月公布了第三代移动通信的频率分配情况，分为主要工作频段和补充工作频段，具体如下：
主要工作频段：
频分双工(FDD)方式：1920～1980MHz/2110～2170MHz； 时分双工(TDD)方式：1880～1920MHz/2010～2025MHz。 补充工作频段：
频分双工(FDD)方式：1755～1785MHz/1850～1880MHz； 时分双工(TDD)方式：2300～2400MHz，与无线电定位业共用。 可见，为TD-SCDMA标准划分了总计155MHz的非对称频段，TD-SCDMA获得了国家政策方面的强力支持。
从3G FDD系统运营商所需的基本频率的角度来看，对FDD的WCDMA系统来讲，其基本带宽为5×2MHz。如果运营商建设多层网，即用宏蜂窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，考
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第一章 绪论
虑到在使用过程中的一定灵活性，则至少需要3个频点，即需要15x2MHz的频率。
而我国目前实际的3G频率状况是：3G FDD制式(包括cdma2000和WCDMA)在中国分得60x2MHz的频率。假设在3G实施时，国内有4家运营商经营3G FDD移动通信业务，由于不同运营商的3GDD网络间难以同步，因此，不同运营商的3G PDD网会产生邻频共存干扰。为消除干扰的影响，则要求不同运营商在相邻频段之间预留5x2MHz的保护频段，以保证各运营商之间的运营质量，4家运营商间至少需要15x2MHz(30MHz)的保护频段。其结果是其他3家运营商仅能得到10x2MHz的FDD频率，另一家得到15×2MHz的FDD频率，这样仅有一家运营商的频率勉强可以支撑3GFDD的全国综合性大网。尤其是3G的移动通信不再单纯以话音业务为主，而是话音加多媒体数据的模式。而单一数据终端的传输速率就问达到2Mb/s，要占用5x2MHz的频宽。同时，考虑除了人与人间的通信外，在3G应用时还会出现大量的设备之间的数据通信。因此，频率紧张的矛盾会更加突出。
从另一个角度来讲，目前的2G运营商可以使用现有的2G频率构成3G宏蜂窝。但现实的情况是，2G网络的用户太多，2G网络短时期内不会在我国退出历史舞台，2G网络将与3G网络长期共存，因此，短期内让同时拥有2G和3G运营牌照的运营商完全退出2G频率展开3G业务是不现实的。短期内可启动的扩展频段只有尚未使用的GSM1800MHz部分频段，但频段的频率有限。除此之外，只能启用2GHz以上的频段，由于该频段的频率较高，传播特性相对较差，覆盖半径会降低，从而使组网成本上升。
1.2.2 TD-SCDMA能有效解决3G频率紧张的矛盾
首先，TD-SCDMA系统在3个主要3G标准中具有最高的频谱利用率。定义话音通信的频谱利用率为“同时工作信道数/MHz/小区”，数据通信的频谱利用率为“最大传输数据速率/MHz/小区”，则可以分别计算出GSM，IS95，cdma2000，WCDMA和TD-SCDMA的频谱利用率，如表1.1所示。
其次，TD-SCDMA系统的单载波带宽仅为1.6MHz，而且不需要对称频段。在考虑用宏蜂窝完成大面积覆盖、微蜂窝覆盖热点地区、用微微蜂窝提供高速接入的三级网络结构时，分配5MHz就可组建一个基本的移动通信网。在中国的3G频率规划中，为TDD模式划分了155MHz频率，共93个带宽为1.6MHz的载波频点，
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