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北京源电大学欣士学位论文 UE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究摘要LTE（Long Term Evolution）被认为是可以与WiMAX相抗衡的 B3G移动通信宽带化的解决方案，同时LTE也普遍被认为是当前已 经商用的3G系统进行演进的必由之路。LTE的标准化工作已经基本 完成，未来几年将在世界范围内逐渐进行大规模商用部署。由于频谱 资源的限制及不断增长的业务需求，未来可能出现在同一地理区域，不同运营商的两个LTE系统之间占用相邻频段的情况。由于通信设 备发射机和接收机的非线性特性，两系统之间必然存在一定的相互干 扰,从而可能造成一定的吞吐量损失。如何进行频率规划和网络规划，提高系统吞吐量和频谱利用率，对于学术界和工业界都有非常重要的 价值.从网络结构的角度来讲，传统的宏蜂窝网络已经不能完全满足 LTE对高数据速率和低时延的苛刻要求，家庭基站（HeNB）便成为 了业界提出的新型解决方案。由于HeNB是典型的非规划式网络结 构，为了保证它的引入不会对传统宏蜂窝网络造成明显的影响，在其 标准化阶段，从干扰管理的角度对家庭基站（HeNB）的射频参数进 行分析和研究就具有十分重大的理论价值和现实意义。本文首先研究了两个LTE系统在同构及异构网络下的共存干扰,通过确定性分析和系统级仿真两种方法的结合应用得出了为保证系 统间干扰在可容忍范围内所需的额外隔离度，并提出了提高隔离度的 建议方法。同时，研究了几种能够降低系统间干扰或提高系统抗干扰 能力的关键技术，如波束赋型、功率控制等，得出了每项技术对于系 统间共存性能的提升效果。研究涉及FDD和TDD两种双工方式的 LTE系统，包含了宏蜂窝网络干扰微蜂窝网络等异构场景。其次，从 系统间干扰共存的角度，在HeNB与宏蜂窝系统共存的典型干扰场景 下，对HeNB发射机和接收机的射频指标进行了研究。以降低HeNB 对现有宏蜂窝的干扰和提升HeNB自身抗干扰能力为标准，得出了发 射机带外泄漏、接收机灵敏度等关键射频指标的建议参考值，为LTE 系统中家庭基站的商用提供了可靠的依据。关键词LTE异构网络HeNB干扰共存邻频隔离度北京邮电大学硕士学位论文LTE系统4同构及异构网络下的干扰共存研究 2-北京网电大学硕士学位论文LIT系统在同构及异构网络下的干扰共存研究COEXISTENCE STUDY BETWEEN TWO LTE SYSTEMS IN HOMOGENEOUS AND HETEROGENEOUS NETWORKS9ABSTRACTLTE(Long Term Evolution)is widely considered as the way of currently commercial 3G wireless communication systems evolution.It will be deployed for commercial gradually in the next few years with the finishing of standardization procedure.Due to the limitation of frequency resources and the growing service requirement,two LTE systems belonging to different operators might occupy the adjacent bandwidths in the same geographical area.The interference between these two systems could lead to throughput degradation.So the coexistence study between two LTE systems could be worth for both academia and industry.In order to provide data service with high rate and low latency in indoor environment,HeNB(Home eNodeB)is supposed to be the proper solution.This kind of uncoordinated network should not interfering traditional cellular networks significantly.It could be valuable to research the RF characteristic requirement from the aspect of interference management during the standardization of HeNB.This paper firstly studied the interference between two LTE systems in homogeneous and heterogeneous networks.Additional isolation was given by the combined using of deterministic link budget and system level simulation.Meanwhile,several key techniques,such as beam-forming or frequency reuse,which could upgrade system performance in coexisting scenarios were investigated.The effect of each technique was shown by simulation results.In the typical scenario of HeNB coexisting with Macro eNodeB,the minimum requirement of HeNB transmitter and receiver RF characteristic were analyzed.On the purpose of reducing interference from HeNB to Macro eNodeB and-3 北京施电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究enhancing the capability of the receiver to receive a wanted signal in the presence of an interfering signal inside the received channel bandwidth,the proposed reference value of HeNB RF characteristic was given.KEY WORDS:LTE,heterogeneous network,HeNB,interference and coexistence,adjacent channel isolation-4-北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究目录第一章 绪论 1i.i移动通信的发展二一二一二二二二二二二二二二_Zi1.2 LTE系统及其家庭基站_31.2.1 ETE 系统_31.2.2 家庭基站(HeNB)_51.3 研究背景、意义及论文结构_7第二章研究内容_92.1 带宽、频率配置及网络结构_92.2 双工方式_ 92.2.1 ITE FDD与ITE TDD系统间邻频干扰场景_9222 LTE TDD系统间邻频干扰场景_102.3 业务类型_112.4 HeNB发射机指标_112.5 HeNB接收机指标_12第三章干扰原理及研究方法_143.1 邻频干扰原理_ 143.2 共存研究方法-15321 确定性分析方法_15322 系统仿真方法_15第四章 LTE系统间邻频干扰共存_174.1 干扰分析_174.1.1 系统内干扰-174.1.2 系统间干扰_174.2 网络拓扑结构_18421宏小区与宏小区共存场景_ 184.2.2 宏小区与微小区共存场景_18423宏小区与微微小区共存场景_194.3 关键算法实现_20431 功率控制算法-204.3.2 ACIR 模型_214.3.3 自适应调制编码(AMC)技术_234.4 仿真假设_23441天线模型_23442 传播模型_ 244.5 评估方法-264.5.1 流程概述_ _264.5.2 链路级性能模型_284.5.3 干扰计算_294.6 仿真结果分析_294.6.1 参数配置_ 304.6.2 宏小区干扰宏小区_304.6.3 宏小区干扰微小区_35北京邮电大学硕士学位论文ure系统在同构及异构网络下的干扰共存研究4.6.4 宏小区干扰微微小区_374.6.5 使用修正的Shannon公式映射方法计算吞吐量-394.7 几种 低系统 干扰的技术404.7.1 Beam-Forming 技 术 _ 404.7.2 频率复用技术_424.73 频段选择_43474 带宽配置_ 434.8 确定性分析结果_44481基站之间确定性分析结果_45482 共站址共存_454.83 共覆盖共存_454.8.4 基站干扰终端确定性分析结果_464.8.5 终端干扰基站确定性分析结果_464.9 小结及建议_47第五章ITE家庭基站射频参数_495.1 家庭基站部署及干扰场景_495.2 网络拓扑结构-505.3 信道模型_515.4 参数配置_525.5 发射机带外泄漏(ACLR)_52551 评估指标_525.5.2 仿真结果及建议_535.6 接收机灵敏度-555.6.1 评估指标-555.6.2 仿真结果及建议_565.7 接收机动态范围_575.7.1 确定性分析_575.7.2 仿真结果及建议-585.8 小结_ 58总结与展望_60参考文献_ _61附录A 仿真参数_63附录B 基本AC1R计算过程_65B.l 10MHz ITE 干扰 5MHz ITE_65B.2 10MHz ITE 干扰 10MHz LTE_ 65致谢_ _67发表论文目录_ 68北京邮电大学硕士学位论文ITE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究第一章绪论1.1 移动通信的发展无线技术的发展使得有线网络扩展至无线移动网络，加速了现代通信系统的 发展.移动性是现代社会最重要的特征之一，任何事物、任何人都处在不断的移 动当中。因此，信息的分发也应当满足处于移动中的人们的需求,移动蜂窝电话 业务的爆炸式发展反映了人们对移动通信的巨大需求。移动蜂窝通信给我们的生 活方式、商业模式，甚至价值观、距离观念和时间观念都带来了巨大的影响和冲 击.随着经济社会的发展以及信息个人化、业务多样化、综合化趋势，移动通信 全面进入了 3G时代.UU提出的第三代移动通信系统旨在克服第二代移动通信 系统因技术局限而无法提供宽带移动通信业务的缺陷，并把它命名为IMT-2000,它取意于工作在2000MHz频段上、在2000年左右商用的全球移动通信系统.IMT2000的目标是全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖；实现高质量服务、高保密性能、高频谱效率：提供从低速率话音业务到高达2Mbps的多媒体业务.第三代移动通信是21世纪的移动通信方式，其特点是向个人通信方向发展。个 人通信网是一个要求能在任何时间、任何地点与任何人进行各种业务通信的通信 网。这里指的个人通信是既能提供终端移动性，又能提供个人移动性的通信方式。终端移动性是指用户携带终端连续移动时也能进行通信，个人移动性是指用户能 在网中任何地理位置上,根据通信要求选择或配置任何移动的或固定的终端进行 通信。提供个人通信的网络是由采用各种技术手段的多个网综合而成的一个无缝 网，不管用户到哪里都可以找到；用户可以在任何地方用有线方法或无线方法进 网，获得双向通信能力；向用户提供的业务仅受到接入网或终端网以及用户终端 能力的限制；网络能够按照个人意愿和要求来提供必要的服务功能。移动通信网 络正在越来越多的为人们的生活提供便利。移动通信的起源可以追溯到1897年意大利人马可尼首次使用人造电磁波传 递信息，并建立第一座无线电收发电台开始。现代移动通信技术的发展开始于二 十世纪的20年代，代表是美国警用车载无线电系统，它起初工作于2MHz,后 来提高到3040MH这个阶段是现代移动通信的起步阶段，其特点是专用系 统开发，工作频率较低，不能与公众网连接。40年代，香农提出的信道容量理 论奠定了现代数字通信和信息理论的基础，在这一时期，开始建立了公用移动通 信系统，可以实现人工交换以及与公众网的连接，但容量较小.60年代贝尔实 验室开发了蜂窝技术，使得无线移动通信商用化成为可能.此时，移动通信实现 了无线频道的自动选频和与公众网的连接,并且开拓了 150MHz和450MHz的工 北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究作频段，从而形成了移动通信的无线传输、信道管理及移动交换的基础技术 70 年代通信技术和(半导体)器件的发展使移动通信逐渐成熟起来.美国贝尔实验 室最早提出蜂窝的概念，解决了频率复用的问题。在此期间，美国推出了改进型 移动电话系统(IMTS),使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。前西德也推出了具有相 同技术水平的B网.可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其 特点是采用大区制、中小容最，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续由于大规模集成电路技术及计算机技术突飞猛进的发展，长期困扰移动通信 的终端小型化问题得到了初步解决，为移动通信的发展打下了基础。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。这也是世界上第一个现代意义的、商用的能弱满足随时随 地通信的大容量移动通信系统。随后，欧洲各国和日本等也相继并发出蜂窝式公 用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS),在东京、大阪、神户等地投入商用.英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS).加拿 大推出450MHz移动电话系统(MTS).瑞典等北欧四国于1980年开发出 NMT-50移动通信网，并投入使用，频段为450MHz蜂窝状移动通信网成为 实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了以上几方面技 术进展所提供的条件外，用户要求的迅猛增加也是主要推动力之一.这些系统都 是基于频分多址(FDMA)的模拟制式的系统，一般统称为第一代蜂窝移动通信 系统。第一代蜂窝移动通信系统的不足之处在于模拟式蜂窝系统体制混杂，系统不 能实现国际漫游，不能提供ISDN业务，其保密性差、设备价格高，最主要的问 题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求为了克服第一代移动通信系统 的局限性，以满足移动通信网对大容量、高质量、智能化和综合化等的要求，北 美、欧洲和日本自20世纪80年代中期起相继为第二代移动通信系统制定了 3种 不同的数字好窝移动通信的标准，即北美的IS54、欧洲的GSM和日本的PDS.1989年，美国Qualcomm公司将CDMA技术引入到蜂窝移动通信中.1993年7 月，美国公布了由Qual8mm公司提出并获得的TIE/E1A通过的IS95标准，该 标准定义的CDMA系统是具有双模式运行能力的窄带码分多址数字移动通信系 统.这些系统于20世纪90年代相继在世界各地问世并投入商用，它标志着移动 通信跨入了第二代.第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网组成,将形成一个 对全球无缝覆盖的立体通信网络，以满足城市和偏远地区各种用户密度的需求，支持高速移动环境，提供语音、数据和多媒体等多种业务的先进移动通信网，基-2-北京部电大学硕士学位论文LIE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究本实现个人通信的要求.目前，WCDMA、cdma2000和我国自主研发的 TD-SCDMA等主流3G移动通信网络均已在国内建成商用未来移动通信系统或称第四代移动通信系统一4G可以在不同的固定、无 线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方宽带接入互联 网,能够提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。ITUR 的WP8F工作组对4G（或称为B3G）给出了一个定义.在2001年10月日本举 行的第六次会议上讨论提出了“IMT2000未来发展及超IMT-2000的远景框架与 总目标（1MTMS）”，该文件定义的目标数据传输速率为：B3G（IMT-advanced）在2010年左右在高速移动环境支持最高约100Mbps的速率，在低速移动环境达 到IGbps的速率 4G通信系统应该具有下面的特征：通信速率更高；网络占用 频谱更宽：通信终端更加灵活；智能性能更高；兼容性能更好，过渡更平稳：高 质量的多媒体通信：通信费用更加便宜.1.2 LTE系统及其家庭基站L2.1 LTE 系统第三代移动通信（3G）技术是当前主流的无线通信技术之一.在诸多的3G 技术标准中，又以3GPP制定的标准最具影响力。近几年来，WCDMA、TD-SCDMA,HSPA等系统已经逐步在全球大规模部署随着移动通信的蓬勃发 展，全球无线通信呈现出移动化、宽带化和IP化的趋势，移动通信行业竞争日 趋激烈为了和WiFi、IEEE802.16e（即移动WiMAX）等新兴的无线宽带技术 竞争，提高3G在新兴宽带无线接入市场的竞争力，3Gpp组织在2004年底启动 了 3G长期演进（LongTerm Evolution,LTE）计划，期望以演进的接入技术和接 入网络，为运营商和用户不断增长的需求提供更好的支持这种以正交频分复用（OFDM）为核心的技术，已经具有某些第四代（4G）通信技术的特征，甚至可 以被看作“准4G”技术.LTE演进的总体目标是更高的数据速率、更低的时延、数据包优化的扁平网 络、增强的系统容量和覆盖面积、提高频谱资源利用率及降低运营商成本【3 LTE 支持1.25MHz20MHz的带宽配置，并且支持对称和不对称的频谱分配，从技术 上保证了可以继续使用第三代移动通信的频谱.LTE希望达到峰值数据率上行 50Mbps,下行100 Mbps,同时能提高小区边缘用户的数据速率.为此，LTE采 用了 OFDM、MIMO等关健技术来增强无线接入能力.OFDM最大的优点是通 过对抗频率选择性衰落和窄带干扰来提高峰值速率和频谱利用率。而MIMO可 以通过空间复用技术在不增加带宽的前提下成倍地提高频谱效率，并且可以通过-3-北京邮电大学硕士学位论文LIT系统在同构及异构网络下的干扰共存研究空间分集技术显著改善无线信道的性能，能提高无线系统的容量和覆盖范围.LTE下行采用正交频分多址接入(OFDMA)，这是一种使用循环前缀(Cyclic Prefix,CP)的传统OFDM。CP的主要作用是有效消除符号间干扰(1SD 从而保证子载波间的正交性 LTE有两种CP,长CP(16.7us)利于消除多径干 扰，用于支持大范围小区覆盖和多小区广播业务，短CP(4.7us)方案为基本选 项上行采用单载波FMDA(SCFMDA),其最大优点是降低了终端发射机的峰 均比、减小了终端的体积和成本，更利于上行链路的实现.此外，SCFDMA还 具有带宽分配灵活、子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输 时间间隔等特点.LTE系统将所有可用频带划分成若干窄带子载波，每个子载波 的带宽为15kHz,所有子载波并行传输，使每个子载波上的符号速率大大降低，从而有效对抗时延扩展。资源块(Resource Block,RB)是LTE系统最小资源分 配单位，其定义为频域上12个连续的子载波(即180kHz),时域上一个时隙(slot,0.5ms)叫在LTE系统中采用了基于分组交换的设计思想，即使用共享信道，物理层 不再提供专用信道。系统支持FDD和TDD两种双工方式同时，对传统3G的 网络架构进行了优化，采用扁平化的网络结构，为了降低用户面延迟，接入网仅 包含Node B,不再有无线网络控制器(RNC).在整体系统架构方面，和EFE 相对应的系统架构演进(System Architecture Evolution,SAE)项目则退出了崭新 的演进型分组系统(Evolved Packet System,EPS)架构.目前，ITE也称为 E-UTRAN(Evolved UTRAN),SAE 更名为 EPC(Evolved Packet Core network),主要侧重核心网的功能和结构演进 E-UTRAN由eNode B构成，eNode B之间 由X2接口互连，每个eNode B又和演进型分组核心网(EPC)通过S1接口相 连。SI接口的用户面终止在服务网关(ServingGateway,SOW)上，S1接口的 用户面终止在移动性管理实体(Mobility Management Entity,MME).控制面和 用户面的另一端终止在eNode B上【叫 4-北京郎电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究啦 啦eNB的功能包括：RRM功能；IP头压缩及用户数据流加密：UE附着时的 MME选择；寻呼信息的调度传输：广播信息的调度传输；以及设置和提供eNB 的测量等.MME的功能包括：寻呼消息发送；安全控制：Idle态的移动性管理；SAE 承载管理；以及NAS信令的加密及完整性保护等SGW的功能包括：数据的路由和传输，以及用户面数据的加密。1.22 家庭基站(HeNB)随着移动通信的发展，数据业务占业务总量的比率越来越高，统计表明，高 速的多媒体业务和宽带业务更多的应用场景为室内和热点地区由于厚实的墙壁 和镀有金属膜的窗户的阻挡，市内无线信号在于室外基站通信时所受到的干扰会 明显提高,从而严重印象通信质量。部署家庭基站(Home Node B,或称Femtocell)系统以解决室内覆盖问题成为业界提出的一个新型解决方案阴，它可以将家庭有 线宽带业务和移动电话业务进行有效融合，为用户提供移动和固定网络融合(Fixed-Mobile Convergence,FMC)业务.家庭基站的是继宏基站(Macrocell)、微基站(Microcell)、微微基站(Pi8 cell)之后出现的又一种代表全新移动通信理念的基站与传统的蜂窝通信的基 站不同，家庭基站是一种小型的、可以安装在室内的、配置灵活的基站。它通过 一条终端中继线如室内电缆、DSL或者光纤接入到因特网进而连接到移动运营 商的核心网的方式来支持室内语音和数据业务.如图12所示，家庭基站就是一 个小型的蜂窝网络，它可以在有效的范围内为用户提供高数据速率的无线接入。为了最大限度地利用网络资源，提高网络的运行质量和效率，向用户提供良好的 5 北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究通信服务，必须要对家庭基站提供良好的网络管理。考虑到家庭基站的数目的不 确定性，家庭基站最好是由终端用户自己安装。为了降低运营商的建网和管理成 本，需要运营商能对它进行远程管理.图12家庭基站（HeNB）网络根据日本NTT DoCoMo公司的统计，室内场所吸收了移动通信将近70%的 话务量，从目前2G25G网络运营经验来看，移动用户有60%的时间都在室内 传），因此，是否拥有良好的室内覆盖是未来移动通信能否成功的一个关健因素。LTE系统由于大量使用位于2GHz频段左右的频谱，导致无线信号的建筑物穿透 特性比工作在900MHz,800MHz的GSM,IS95系统要差.根据华为公司的一 项测算。在LTE部署频段附近的移动信号穿墙损失比2G网络多35%,这就导 致了 LTE系统部署后，原来2G系统中宏基站可以覆盖到的很多室内区域将成为 盲区.高频移动信号的穿墙特性差同时也带来了 LTE深度覆盖的问题，当使用 的数据业务速率越高，室内信号比室外效果就越差，这一点给1TE需求中的峰 值数据速率的实现造成的极大的阻碍.家庭基站的出现使得ITE可能遇到的室内覆盖问题迎刃而解上文中已经 提到，为了有效减少时延，LTE系统采用了扁平的网络结构，取消了 UMTS网 络中的RNC将Node B升级为eNode B,eNode B集成了以往RNC的功能，如 无线资源管理、流量管理等，这样就进一步降低了传输处理时延，加强了网络运 行的灵活度。在ETE系统中，基站（eNB）是一个综合的功能强大的接入网节点。LTE系统中的家庭基站（HomeeNB,HeNB）因其部署场景与宏基站有很大不同,因此功能上也于上面介绍的eNB有些许的差别。家庭基站的出现很好地解决了 LTE室内覆盖的问题,可以为室内用户提供更高的数据速率,增加用户的满意度,同时缓解了宏基站的覆盖压力与容量压力，总体上使得LTE系统的容量大大增 加。-6-北京饵电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究13 研究背景、意义及论文结构目前ITE的标准化工作已基本完成。未来几年LTE将逐渐进入商用。在2007 年11月结束的WRC07年大会上，为IMT系统划分了新的工作频段，其中包括:450470MH2,23002400 MHz,11频段以及343.6 6也.为了在 ITU 新 频段分配方案中更好反应我国政府和企业的利益，CCSA立项进行新IMT频段 使用方法研究。LTE系统很可能会使用其中一部分频段由于频谱资源的限制及 不断增长的业务需求，未来可能出现在同一地理区域，不同运营商的两个ETE 系统之间占用相邻频段的情况.由于通信设备发射机和接收机的非线性特性，两 系统之间必然存在一定的相互干扰，从而可能造成一定的吞吐量损失.如何进行 频率规划和网络规划，提高系统容量和频谱利用率，对于学术界和工业界都有非 常重要的价值.同时，LTE系统可以部署在宏小区，微小区，微微小区以及HeNB 环境下，并且具有FDD和TDD两种双工方式本论文研究目的之一便是在通过对新分频段及不同网络结构及双工方式下 LTE系统之间的共存研究，得出系统共存时所需保护度，为了频段分配方案以及 网络规划提供必要的技术支撑，提高频谱资源的利用率.而根据目前掌握的资料来看，业界初步达成共识，家庭基站将由消费者出资 购买（当然，在市场推广前期，可以使用由运营商出租给消费者使用的营销策略）,消费者将根据自己居住环境的具体情况完全自主决定家庭基站的安放位置，（比 如可以选择将家庭基站放置于客厅、卧室或者厨房等其他位置），根据消费者自 身的需要，可以随时移动家庭基站的位置。家庭基站的这种典型的家庭式的、室 内的、非规划的部署环境就决定了家庭基站通信环境的复杂性，家庭基站的引入 对于传统统一规划的宏蜂窝网络结构造成了重大影响.而这种通信环境的复杂性 就使得家庭基站的射频参数的设定和干扰管理问题尤为重要。可以毫不夸张的 说,家庭基站对于以上两个问题的处理直接影响家庭基站是否能够进行大规模部 署,也就影响了 m 系统是否能够真正进入大规模商用阶段。目前，ETE系统 家庭基站的标准化工作正在进行中。因此，从干扰管理的角度对家庭基站（HeNB）的射频参数进行分析和研究就具有十分重大的理论价值和现实意义.在LTE标 准中，家庭基站的发射机和接收机的相关指标是各个厂商关注的一个重点，通过 合理、准确的仿真得到相关的射频指标，对家庭基站商用具有重要意义本论文的另一个重要方面就是在家庭基站与宏妹窝LTE网络共存的场景F,研究家庭基站发射机和接收机相关的射频指标，通过仿真和理论分析，给出各个 射频指标相关的参考值和建议值.论文第二章将详细介绍LTE系统在同构及异构网络下相关干扰共存研究的 主要内容，并给出各理论依据。第三章从无线收发机的角度分析了无线通信系统-7-北京榭电大学硕士学位论文LTC系统在同构及异构网络下的干扰共存研究间的干扰原理，并介绍了干扰共存研究的主要方法第四章研究了宏蜂窝、微蜂 窝、微微蜂窝等不同网络结构下两个LTE系统在不同带宽配置、不同双工方式、不同载波频率等情况下的干扰共存问题，描述了仿真场景、关键技术、性能评估 准则，分析了仿真结果并给出结论建议。第五章通过理论分析和系统级仿真从干 扰管理的角度研究了 LTE家庭基站发射机和接收机的各项相关射频性能指标，分析了仿真结果并给出参考值。第六章对论文工作进行了总结，并展望了未来的 值得研究的工作方向.-8-北京郎电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究第二章研究内容2.1 带宽、频率配置及网络结构由于ETE系统可以使用5MHz、10MHz和20MHz等多种带宽配置阴，因此 在共存研究中将涉及到多种不同带宽的不同组合场景。干扰系统与被干扰系统等 带宽配置（10MHz干扰10MHz）将作为基本研究场景同时，也将研究大带宽 干扰小带宽等不等带宽场景（10MHz干扰5MHz）.目前没有专门的频段指定给LTE系统，LTE系统可以使用WRC-07为IMT 新划分的频段,包括:450Y70、UHF、2300-2400.2500-2690.3400-3600 MHz 等。本论文将研究两个ITE系统在以上不同频段上的邻频共存情况.LTE系统在实际应用中可以选择宏蜂窝、微蜂窝及微微蜂窝等网络部署.因 此，既有可能出现两个相同的蜂窝网络（宏宏）邻频共存，也有可能出现两个 不同结构的蜂窝网络（宏微、宏微微）邻频共存的情况.本项目将两个宏稣窝 LTE系统邻频共存作为基本网络部署场景，同时将研究宏微以及宏微微等交叉 部署场景.2.2 双工方式LTE有FDD和TDD两种双工方式,这两种双工方式的组合也将产生不同的 干扰场景，本项目将研究以下部署场景及组合场景.221 LTE FDD与LTETDD系统间邻频干扰场景对LTE FDD与LTE TDD的邻频干扰进行示意和分析如下:（a）LTETDD上行工作时成（b）LTETDD下行工作时隙图2l LTEFDD与ETETDD系统间邻频干扰示意图可以看到，无论是在基站侧还是在终端侧，两个系统都是邻频的，因此可能-9-北京能电大学硕士学位论文ETE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究存在基站和终端之间的干扰、基站和基站之间的干扰（由于终端与终端间的干扰 通常只有终端发射时且在小区边界时才发生一定干扰,而在其他情况下干扰几乎 可以忽略，所以认为此类干扰可以忽略）因此ITE FDD与ITE TDD系统间邻频干扰场景归纳如下：A 21 EFE FDD与ETE TDD系统邻频干扰场景干扰场景干扰风险共存研究ITE TDD频带与LTE FDD上行频带相令LTE FDD终端对LTE TDD基站的干扰大需要ITE TDD终端对LTE FDD基站的干扰大需要LTE FDD终端对ITE TDD终端的干扰小不需耍ETE TDD基站对LTE FDD基站的干扰大需要ITE TDD频带与LTE FDD下行频带相令ITE FDD基站对ITE TDD基站的干扰大需要LTE TDD终端对ETE FDD终端的干扰小不需要ITE FDD基站对ETE TDD终端的干扰大需要ITE TDD基站对LTE FDD终端的干扰大需要2.2.2 LTETDD系统间邻频干扰场景对LTETDD与LTETDD同频段邻频干扰进行示意和分析如下:上什时眩 卜打射原 交叉出感图22LTEFDD系统间同频段邻频干扰示意图可以看到，无论是在基站侧还是在终端便），两个系统都是邻频的，因此可能 存在一个系统的基站干扰另一个系统终端，或一个系统的终端干扰另一个系统基 站的情况，或一个系统的基站干扰另一个系统的基站，但终端与终端之间的干扰 可以忽略不计因此LTETDD系统间的同频段邻频干扰的可能场景归纳如下：北京端电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究表2-2ITETDD系统间邻频干扰场景干扰场景干扰风险共存研究ITE TDD基站对ETE TDD终端的干扰大需要ITETDD终端对EFETDD基站的干扰大需要LTE TDD基站对ITE TDD基站的干扰大需要LIE TDD终端对LTE TDD终端的干扰很小不需要2.3 业务类型干扰研究中考虑满buffer数据业务，ETE系统满负荷工作.使用轮询调度器 以保证系统用户间的公平性对于下行链路，每个用户占用一个频率资源块(RB).对于上行链路，若无特殊说明，系统同时服务5个用户，用户均分所有 可用RB。如10MHz系统上行共有50个可用RB,则每个用户占用10个RB。2.4 HeNB发射机指标发射机的功能主要是调制信号并在指定的发射频道上发射信号。现在先进的 无线技术已经能够实现直接在射频上调制并发射信号，大多数发射机仍是采用传 统的设计方案，基带调制的信号经由中频上变到射频，并通过功率放大后输出到 天线以供发射，发射机在载频信道内发射本系统的有用信号的同时，也会在带外 辐射一定的能量。发射信号的带外辐射一般划分为邻频泄漏和带外杂散辐射.公 认的区分原则是，从信道宽度边缘起算，两倍信道宽度以内的频率范围，带外辐 射的主要能量来源是由于信号调制器的带外能量泄露和宽带噪音,而在两倍信道 宽度以外的频率范围，带外辐射的主要能量来源是宽带噪声、谐波交调和杂散辐 射，一般统称为杂散辐射。频谱模板是指射频发射信号从载频频率中心到从信道 宽度边缘算起两倍信道宽度的频率范围内的功率谱曲线模型。如图2-3所示。邻道泄漏比(ACLR,Adjacent Channel Leakage Ratio)是发射机的主要射频 特征之一 它的定义是发射机在信道内的发射功率与其在相邻无线信道中经过接 收滤波后的功率之比 3GPP中更具体的定义是：经根号升余弦(RRC)渡波后的 平均发射功率与在邻道经RRC泡波后的平均接收功率之比口叫ACLRr=P0 1Pli 式(21)其中n=l或2代表第一、二邻频道，P0是发射机在某一工作信道内的最大 发射功率，Pn(n=L 2)分别为发射机泄漏在第一和第二相邻信道内的功率。对 于单载波发射机，P1和P2可以通过对频谱模板进行积分获得。而对于多载波发 射机，邻道泄漏比一般是要求在多载波同时发射的条件下测量的，因此通过对单北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究载波的频谱模板积分而获得的邻道泄漏比ACLR1和ACLR2要相对乐观一些.15 HeNB接收机指标接收机的主要任务是在指定的接收频道上接收并解调经由发射机发出的并 经过空中接口传播后到达接收机的接收信号,经由接收天线接收到的信号，经过 接收机的射频前端和频率下变换及模拟数字转换等过程，再由解调器解调。表征接收机的接收能力的一项关键指标是接收机的灵敏度接收机的灵敏度 是在不存在外来干扰的条件下接收机在等于灵敏度的最低电平上所借条出来的 接收信号的误码率不超过所要求的门限(一般为BER=103)【川当在接收信道 内存在外来干扰信号时，接收机的灵敏度就会受到影响。由于接收机的非线性特 性，当在接收信道外存在外来干扰信号时，接收机在接收信道内的解调能力和解 调性能也会受到影响。如图23所示，接收机的性能由接收机参考灵敏度、邻道 选择性(ACS,Adjacent Channel Selectivity).带内阻塞特性、带外阻塞特性等 几项主要指标来表征接收机动态范围是衡量接收机在接收信道上抵抗干扰的能力，即接收机在接 收信道上出现AWGN信号干扰的时候，需要在特定的有用信号的灵敏度范围内 满足一定的BER的要求北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究图24接收机射频性能转征-13-北京邮电大学硕士学位论文LTE系统在同构及异构网络下的干扰共存研究第三章干扰原理及研究方法3.1 邻频干扰原理干扰的产生是多种多样的，原有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同 运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、