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TDSCDMA系统外环功控分析

发布时间:2020-06-30 18:57:24 阅读: 来源:喷枪厂家

摘要:TD-SCDMA系统的闭环功控可以分为内环功控和外环功控。其中内环功控是一种快速功控,频率为200Hz,主要用来补偿lognormal慢衰落和网络内其它用户和基站带来的干扰。而外环功控是一种慢速功控,主要用来补偿信道环境变化所带来的长期的业务质量的恶化,这种恶化主要通过提高目标SIR来进行补偿。但是目标SIR的提高会增加网络的整体干扰水平,因此不能无限制的提高。本文通过仿真分析了外环功控目标SIR值与网络的覆盖、容量之间的关系,确定了系统由资源受限向干扰受限转变的条件。 1引言 人们对通信日益增长的需求促进了通信技术的发展。为了提高通信系统的质量和容量,种种先进的通信技术得到了深入研究和发展。其中,最为突出的就是对CDMA技术的研究。人们在对CDMA技术研究的基础上,提出了3G的概念以及3G的三大标准CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA,其中TD-SCDMA作为我国自主开发的技术,在国内受到大家强烈的关注。TD-SCDMA作为一个CDMA系统,本身不可避免是一个干扰系统,同时由于在时间上不同用户占用不同的时隙码道,并且时隙码道总是有限的,因此也是一个资源有限系统。对于国内所使用的1.28M低码片速率标准,由于使用了智能天线和联合监测的关键技术,同时在同一时隙里接入的用户数目较少,系统的干扰维持在一个较低的水平,因此在一般情况下系统可以满码道工作,整个系统是一个资源受限系统。但是当信道环境比较恶劣,TD-SCDMA的种种关键技术不能有效地消除系统的各种干扰时,系统依然会表现出干扰受限性,此时系统就会转变成为一个干扰受限系统。本文分析了不同信道环境下,系统的外环功控目标SIR与网络的覆盖、容量之间的关系,从而确定了网络由资源受限性向干扰受限性转变的条件。 2网络性能分析方法 SIR是衡量网络性能的一项重要指标。为了达到一定的业务质量,最基本的要求是解码后的误码率必须达到一定的要求,比如对于话音业务,一般要求误码率不大于0.1%。而在不同的信道环境下,为了达到所需求的误码率,需要有不同的目标SIR值,因此在这里目标SIR是衡量网络信道环境好坏的一个重要指标。 2.1小区分布结构 本文所分析的小区分布是如下图所示的宏蜂窝单扇区小区: 图2.1宏蜂窝小区结构 2.2闭环功控 TD-SCDMA系统的闭环功控可分为内环功控和外环功控。其中内环功控主要用来确定空口上的发射功率。其过程为将接收到的SIR值和目标SIR值比较,如果接收到的SIR值大于目标SIR值,则通知对等层将空口上的发射功率下调一个步长;否则将对等层的发射功率上调一个步长。内环功控每子帧进行一次。而外环功控主要用来确定用于内环功控的目标SIR值。其过程为将一段时间内MAC上报的平均误块率和业务允许的误块率进行比较,如果MAC上报的误块率大于允许的误块率,则将内环功控的目标SIR下调一个步长,否则上调一个步长。外环功控是一种慢速功控,一般几百毫秒一次。 1.1SIR计算 SIR为联合监测后、解码之前的信干比,在仿真中物理层通过如下公式计算 1.2链路估算及小区半径 基本参数配置 下表为仿真时系统的基本配置 参数描述配置备注信道模型COST-231城市模型基站天线高度为20米,UE高度为1.5米NodeB每小区最大发射功率34dBm对SF=16的每条码道最大发射功率为22dBmUE最大发射功率21dBm小区半径577米到1990米577米为协议参考值。NodeB智能天线增益最大15dB左右为实测数据UE天线增益0dB噪声功率下行-104dBm上行-106dBm热噪声功率+噪声系数上行MUD因子0.75下行 因子0.78AMR语音业务物理信道资源下行SF=16的两条码道上行SF=8的一条码道PS64k数据业务物理信道资源下行SF=16的八条码道上行SF=2的一条码道

1结果及分析 1.1不同信道环境下的系统干扰分析 小区半径取577米时,在目标SIR分别取5、6、7、8dB时,12.2kAMR语音业务在满码道工作时系统噪声提升结果如下: 目标SIR(dB)平均噪声提升(dB)5下行:1.24上行:1.326下行:1.68上行:1.797下行:2.21上行:2.568下行:3.42上行:3.96

表3.1目标SIR-噪声提升对应表 如上所示,系统干扰水平和内环功控的目标SIR值直接相关,且随着目标SIR增大,系统干扰水平不断提升,在目标SIR为5-6dB时,干扰水平提升不大,但是当目标SIR增大到8dB左右,系统噪声开始迅速提升。同时下行链路性能要好于上行链路性能。以上结果容易理解,因为目标SIR的增大必将导致NodeB和UE的发射功率增加,发射功率增加必将导致网络的干扰增加,从而使得干扰水平不断增大。 因此随着目标SIR和网络的干扰所造成的噪声功率提升不断增大,小区覆盖所允许的路损值迅速的减少,小区覆盖半径也将迅速的减少。 3.2外环功控分析 在小区半径为1199m-1646m时,不同的目标SIR情况下,12.2kAMR语音业务在满码道工作时用户功控满意率如下图所示: 我们注意到,因为在12.2kAMR语音业务时,下行链路对SF=16的每码道的最大发射功率为22dBm,而上行链路对SF=8的一条码道的最大发射功率为21dBm,因此下图中上下行的SIR+I值相差4dB。 图3.2不同目标SIR、不同小区半径系统容量分析图 如上图所示,外环功控的门限值和小区半径直接相关。小区半径越小,允许的外环功控门限值就越高。如对下行链路,小区最大允许路损值为145.5dB时,在系统用户功控满意率为95%的标准下,系统的外环功控最大目标SIR值不应该超过6dB;但是如果小区最大允许路损值为141dB时,在系统用户功控满意率为95%的标准下,系统的外环功控最大目标SIR值则可以达到8dB。 虽然减小小区覆盖半径可以给功控更大的自由度,提高外环功控的目标SIR上限值。但是外环功控的目标SIR上限值并不能无限制的提升,下面对小区半径为577米,最大路损值为129dB的小区进行分析,结果如下: 如图所示,即使在小区半径较小达到577米,最大路损值降到129dB,SIR+I值达到下行26dB,上行22dB的极端情况下,要保证95%的接入用户功控满意,外环功控的目标SIR上限值也不应该超过10dB。 4总结 对于TD-SCDMA系统,网络的干扰水平和内环功控的目标SIR值有着很大的关系。而内环功控的目标SIR由外环功控确定,直接反应了当前的信道质量。当信道环境较好时,较小的目标SIR就能满足用户的误码率要求,如目标SIR取5-6dB就已经足够,此时网络的干扰很小。但是随着信道环境不断恶化,为了达到用户所需要的误码率,目标SIR将不断增大,造成网络的干扰水平迅速提升,此时为了使系统的功控平衡,需要不断提升基站和用户的发射功率或降低网络的覆盖范围。但是在发射功率一定的情况下,网络的覆盖和外环功控的目标SIR值是互相制约的。此时为了保持系统的覆盖和容量,外环功控的目标SIR值不能无限提升。一般情况下的目标SIR值不应该超过8dB,即使网络的情况很恶劣的情况下,目标SIR值也不应该超过10dB,此时需要较大的牺牲网络的容量和覆盖,整个网络也由原来的资源受限性系统转变为干扰受限性系统。当然,对于一般的信道环境情况下,只需要6dB左右的目标SIR值就能很好的满足用户的误码率要求。

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