TDD-CDMA系统干扰研究
1 TDD-CDMA系统的干扰
TDD-CDMA系统采用TDD方式,TDD系统中存在的干扰与FDD系统存在的干扰是不同的。
TDD-CDMA系统属于TDD方式,其干扰模型如图1所示,TDD系统中的干扰不同于FDD系统中的干扰:
(1)在FDD中,由于上下行是频分双工,信道间的干扰只存在基站与移动台之间(BS<->MS)。下行信道只会对下行的信道产生干扰,上行的信道只会对上行的信道产生干扰,上下行之间不存在干扰。在TDD系统中,由于上下使用同一二甲基甲酰胺波,所以基站与移动台之间可能存在各种干扰(BS<->MS、MS<->MS、BS<->BS),其中BS<->与FDD系统中的干扰是相同的,而另外两种干扰MS<->MS、BS<->BS则是TDD特有的干扰。
(2)由于TDD模式比较适宜使用多用户检测和适应性天线,来自当前小区内部的干扰相对较小,故来自相邻小区的干扰将成为主要的干扰。
(3)MS<->MS、BS<->BS干扰与BS<->MS的干扰不同,且损耗模型也不一样。MS<->MS的干扰很小,这是因为MS的发射功率小,而且路径损耗较大;而BS<->的干扰较大,这是因为BS的发射功率较大;而且路径损耗较小。
TDD系统特有的干扰(MS<->MS、BS<->BS)主要是由于蜂窝的不同步、蜂窝间帧结构不同、信道不对特性以及多径传播时延几方面的因素引起的。
对TDD-CDMA系统而方,需要区分同步以及非同步两种情况来考虑小区间干扰。在同步情况下,TDD-CDMA系统小区间的干扰与FDD中的相同只存在BS<->MS之间的干扰;在非同步情况下,TDD-CDMA系统小区间的干扰除了存在BS<->MS之间的干扰以外还将引入MS<->MS、BS<->BS之间的干扰。另外相邻小区的业务负荷也是影响小区间干扰大小的一个因素。随着相邻小区业务负荷的增大,小区间干扰要随之增大,那么这种干扰增大的趋势是怎样的?当邻小区业务负荷达到一个很高的水平时,在同步以及非同步情况下小区间干扰的数值有多大?本文通过仿真来回答上述问题。
2 TDD/FDD干扰
从图2看出,FDD的下行与TDD的频率相差很远,因此FDD的下行与TDD系统下相互干扰。而FDD的上行频率与TDD的频率相邻,因此FDD与TDD之间存在FDD的上行与TDD的上行或者下行的干扰,如图3所示。
TDD小区的小行,BS1收到来自MS1的信号和上行干扰。上行干扰包括TDD小区的其它MS的干扰和来自FDD小区的MS的干扰。
TDD小区的下行,MS1接收到来自BS1的信号和下行干扰。下行干扰包括来自BS1的其它信息的干扰和来自FDD小区的MS的干扰。
FDD小区的上行,BS2收到来自MS2的信号和上行干扰。上行干扰包括来自FDD小区的其它MS的干扰和来自TDD小区的基站和MS的干扰。
FDD小区的下行由于FDD的下行频率与TDD频率间隔,它们不互相干扰。
3 传播损耗模块
3.1BS<->损耗模型
参考UMTS30.03,可以得出如下的路径损耗公式,该公式适用于城市和远效等建筑物均匀等高的情况:
其中:
损耗公式中各参数的含义为:R为发射机与接收机之间的距离;λ为波长;hm为终端的高度;hB为基站的高度;h为建筑物的平均高度;x为终端与反射边缘的水平距离;f为各排建筑物的距离;R为发射机与接收机之间的距离,f为载波频率,ΔhB为基站天线的平均高度。
当ΔhM=10.5m,x=15m,d=80m,f=2000MHz;ΔhB=15m,则上面的路径损耗公式可以简化为:
L=128.1+37.6log10(R)
3.2MS<->MS损耗模型
MS<->MS的路径损耗模型是基于H.Xia公式:
其中,φ=arctan[("ΔhB|)/d],其余参数意义见BS<->MS损耗公式。
当ΔhM=10.5m,x=15m,d=80m,ΔhB=-5m,f=2000MHz时,路径损耗公式变为:
LMS<->MS=170+40·log10(R)
3.3BS<->BS损耗模型
在宏小区情况下BS<->BS损耗模型使用自由空间的路径损耗模型。公式如下:
LBS<->=38.46+20log10(R)
4 TDD-CDMA系统小区间干扰模型
对TDD-CDMA而言,小区间的干扰需要区分为同步以及非同步两种情况来考虑。
4.1同步情况
如果小区之间同步且有相同的帧结构,则TDD-CDMA系统小区间的干扰将与FDD中的相同。在上行,BS接收到的来自其它小区的就是来自其它小区中MS的干扰(BS<->MS);在下行,MS接收到的来自其它小区的干扰就是来自其它小区BS的干扰(BS<-> 如果小区之间同步且有相同的帧结构,则TDD-CDMA系统小区间的干扰将与FDD中的相同。在上行,BS接收到的来自其它小区的就是来自其它小区中MS的干扰(BS<->MS);在下行,MS接收到的来自其它小区的干扰就是来自其它小区BS的干扰(BS<