LTE干扰研究方法
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LTE干扰研究方法
国家无线电监测Fra Baidu bibliotek心 huangbiao@srrc.org.cn 2010年11月2日
干扰类型
• 移动通信系统的干扰：由于发射机和接收机的非完美性造 成的 – 同频干扰 – 邻频干扰 – 带外干扰 – 互调干扰 – 阻塞干扰 • 发射机和接收机间干扰的其他因素： – 工作频段的间隔 – 收发信机空间隔离等因素
吞吐量计算
• LTE系统采用了链路自适应技术，系统可以根据链路质量及业 务QoS的需求自适应的调整传输数据的调制编码方式
评估准则
• 在LTE的共存研究中，采用5%相对吞吐量损失作为其所受 外系统最大干扰的评估准则
T Pave − m T P _ loss = 1 − T Pave − s
TPave-s表示LTE单系统平均吞吐量； TPave-m表示存在外系统干扰时的平均吞吐量
TDD UE -> FDD BS 45 40 35
平 平 平 平 平 平 平 平 平 (%)
30 25 20 15 10 5 0 10
D=0m, PC set1 D=144m, PC set1 D=288m, PC set1 D=0m, PC set2 D=144m, PC set2 D=288m, PC set2
• • • •
Pmax为终端最大发射功率； Rmin是最小功率降低比，用于防止信道条件好的移动台以非常低的功率发射； PL是移动台的路径损耗； PLx-ile是x%点的路径损耗（含阴影衰落）值。路径损耗最大的前x%用户将以最 大发射功率Pmax发射；
•
0<γ<=1为信道条件好的移动台和信道条件差的移动台之间的平衡因子。
网络拓扑结构
• 采用19小区六边形 宏蜂窝扇区化模型， 每小区分3个扇区， 小区半径R=ISD/3 （ISD为站间距）， 采用Wrap-around技 术消除边缘效应
功率控制算法
γ PL P = Pmax × min 1, max Rmin , t PLx−ile
15
20 ACIR(dB)
25
30
35
Q&A
Thank You!
系统仿真中ACIR模型 模型 系统仿真中
• 对于下行链路，所有频率资源块使用相同的ACIR计算系统间干扰 • 对于上行链路，假设ACIR主要由UE的ACLR决定。对于直接与干扰 移动台相邻的被干扰移动台，ACLR取值为30+X，而对于非直接与干 扰移动台相邻的被干扰移动台，ACLR取值为43+X。通常在仿真中， X =…，-10，-5，0，5，10dB，…。
• 综合方法
– 综合利用确定性分析和系统仿真方法最终得出系统共存所需的隔 离度
蒙特卡罗仿真
• 对基站和移动台的发射功率、基站的负载等情况进行仿真，将整个系统的运 转区间划分为若干个间隔，每两个间隔之间为一个快照（Snap-Shot）取样 时刻，将所有快照时刻的取样结果进行记录，用统计方法加以分析，产生所 需要的结果。 • 每个快照中，在整个系统覆盖范围内随机均匀分布移动台，使得每个小区内 用户数相同。 • 对所有小区进行性能仿真。对于每个小区，首先根据调度准则选择一个被调 度的UE，从未被调度的RB中取出10个RB（以10MHz带宽为例）分配给该 UE，并将这10个RB标记为“已调度”。然后，根据相应的功率控制算法设 置UE的发射功率。重复上述过程，直到所有RB都标记为“已调度”。 • 对每一个UE计算实际的系统内/系统间干扰，以得到实际的C/(I+N)和比特率。 在计算系统内干扰时，只考虑与该UE占用相同RB编号的外小区UE；在计算 系统间干扰时，要考虑将接收到的外系统干扰信号进行邻频衰减。 • 收集每个小区的数据，并进行统计平均。
下行干扰计算
SINRi = Pk ,i ⋅ Gk ,i ⋅ PLk ,i
m≠k m =1
Pm ,i ⋅ Gm ,i ⋅ PLm ,i + ∑ Pn ,i ⋅ Gn ,i ⋅ PLinter ⋅ ACIR + N 0 ∑ n ,i
intra n =1
N
N
• SINRi表示基站k内用户i的接收信噪比； • Pk, i表示基站k分配给用户i的功率； • Pm, i表示基站m分配给与用户i占用相同信道的用户的功率； • Pn, i表示第n个外系统干扰发射机的发射功率； • Gk, i表示基站k与用户i之间的收发天线增益之和； • PL基站与用户之间的路径损耗（包括阴影衰落）； • N表示单系统扇区数。
共存研究方法
• 确定性分析方法
– 基于链路预算原则，计算所需隔离度，结果比较悲观，需要的隔 离度与实际情况差距较大，往往只作为一定程度上的参考； – 通常采用一定的底噪抬升（或称灵敏度损失）作为评估准则确定 最大允许的外系统干扰强度
• 系统仿真方法
– 通过复杂、精确的迭代仿真得出系统间干扰共存时的相关统计数 据； – 蒙特卡罗仿真，是3GPP TR 36.942中描述的快照式仿真
上行干扰计算
SINRi = P ,i ⋅ Gk ,i ⋅ PLk ,i k
m≠k m=1
∑P
N
⋅ Gm,i,k ⋅ PLintra + ∑∑ P , j ⋅ Gn, j ,k ⋅ PLinter ⋅ ACIR + N0 m,i n m,i ,k n , j ,k
n=1 j =1
N
Nu
• SINRi表示基站k在信道i上的接收信噪比； • Pk, i表示占用信道i的用户的发射功率； • Pm, i表示本系统扇区m中占用信道i的用户的发射功率； • Pn, j表示外系统扇区n内用户j的发射功率； • Gm, i, k表示本系统扇区m中占用信道i的用户与基站k之间的收发天线增 益之和； • Gn, j, k表示外系统扇区n中用户j与基站k之间的收发天线增益之和； • Nu表示干扰系统每扇区上行用户数。
干扰 UE 被干扰 UE 30 + X 43 + X ACLR
UE1
UE2
UE3
UE4
UE5
10RB
10RB
10RB
10RB
10 RB
10 MHz E-UTRA
10 MHz E-UTRA
仿真中的其他模型
• 天线模型 – 基站天线 – 终端天线 – 其他系统的天线模型 • 传播模型 – 基站 基站模型 基站-基站模型 – 基站-移动台模型 基站 移动台模型 – 移动台 移动台模型 移动台-移动台模型 – Okumura-Hata传播模型
ACIR
1 1 1 = + ACIR ACLR ACS
• ACLR：邻道泄漏比，用来衡量邻道发射信号落入到接收机 通带内的能力，定义为发射功率与相邻信道上的测得功率之 比； • ACS：邻道选择性，用来衡量相邻信道信号存在的情况下， 接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，定义为接 收机滤波器在指定信道频率上的衰减与在相邻信道频率上的 衰减的比值； • ACIR：邻道干扰比 • 提高邻频共存的能力： – 改善发射机的发射性能 – 改善接收机的接收性能
国家无线电监测Fra Baidu bibliotek心 huangbiao@srrc.org.cn 2010年11月2日
干扰类型
• 移动通信系统的干扰：由于发射机和接收机的非完美性造 成的 – 同频干扰 – 邻频干扰 – 带外干扰 – 互调干扰 – 阻塞干扰 • 发射机和接收机间干扰的其他因素： – 工作频段的间隔 – 收发信机空间隔离等因素
吞吐量计算
• LTE系统采用了链路自适应技术，系统可以根据链路质量及业 务QoS的需求自适应的调整传输数据的调制编码方式
评估准则
• 在LTE的共存研究中，采用5%相对吞吐量损失作为其所受 外系统最大干扰的评估准则
T Pave − m T P _ loss = 1 − T Pave − s
TPave-s表示LTE单系统平均吞吐量； TPave-m表示存在外系统干扰时的平均吞吐量
TDD UE -> FDD BS 45 40 35
平 平 平 平 平 平 平 平 平 (%)
30 25 20 15 10 5 0 10
D=0m, PC set1 D=144m, PC set1 D=288m, PC set1 D=0m, PC set2 D=144m, PC set2 D=288m, PC set2
• • • •
Pmax为终端最大发射功率； Rmin是最小功率降低比，用于防止信道条件好的移动台以非常低的功率发射； PL是移动台的路径损耗； PLx-ile是x%点的路径损耗（含阴影衰落）值。路径损耗最大的前x%用户将以最 大发射功率Pmax发射；
•
0<γ<=1为信道条件好的移动台和信道条件差的移动台之间的平衡因子。
网络拓扑结构
• 采用19小区六边形 宏蜂窝扇区化模型， 每小区分3个扇区， 小区半径R=ISD/3 （ISD为站间距）， 采用Wrap-around技 术消除边缘效应
功率控制算法
γ PL P = Pmax × min 1, max Rmin , t PLx−ile
15
20 ACIR(dB)
25
30
35
Q&A
Thank You!
系统仿真中ACIR模型 模型 系统仿真中
• 对于下行链路，所有频率资源块使用相同的ACIR计算系统间干扰 • 对于上行链路，假设ACIR主要由UE的ACLR决定。对于直接与干扰 移动台相邻的被干扰移动台，ACLR取值为30+X，而对于非直接与干 扰移动台相邻的被干扰移动台，ACLR取值为43+X。通常在仿真中， X =…，-10，-5，0，5，10dB，…。
• 综合方法
– 综合利用确定性分析和系统仿真方法最终得出系统共存所需的隔 离度
蒙特卡罗仿真
• 对基站和移动台的发射功率、基站的负载等情况进行仿真，将整个系统的运 转区间划分为若干个间隔，每两个间隔之间为一个快照（Snap-Shot）取样 时刻，将所有快照时刻的取样结果进行记录，用统计方法加以分析，产生所 需要的结果。 • 每个快照中，在整个系统覆盖范围内随机均匀分布移动台，使得每个小区内 用户数相同。 • 对所有小区进行性能仿真。对于每个小区，首先根据调度准则选择一个被调 度的UE，从未被调度的RB中取出10个RB（以10MHz带宽为例）分配给该 UE，并将这10个RB标记为“已调度”。然后，根据相应的功率控制算法设 置UE的发射功率。重复上述过程，直到所有RB都标记为“已调度”。 • 对每一个UE计算实际的系统内/系统间干扰，以得到实际的C/(I+N)和比特率。 在计算系统内干扰时，只考虑与该UE占用相同RB编号的外小区UE；在计算 系统间干扰时，要考虑将接收到的外系统干扰信号进行邻频衰减。 • 收集每个小区的数据，并进行统计平均。
下行干扰计算
SINRi = Pk ,i ⋅ Gk ,i ⋅ PLk ,i
m≠k m =1
Pm ,i ⋅ Gm ,i ⋅ PLm ,i + ∑ Pn ,i ⋅ Gn ,i ⋅ PLinter ⋅ ACIR + N 0 ∑ n ,i
intra n =1
N
N
• SINRi表示基站k内用户i的接收信噪比； • Pk, i表示基站k分配给用户i的功率； • Pm, i表示基站m分配给与用户i占用相同信道的用户的功率； • Pn, i表示第n个外系统干扰发射机的发射功率； • Gk, i表示基站k与用户i之间的收发天线增益之和； • PL基站与用户之间的路径损耗（包括阴影衰落）； • N表示单系统扇区数。
共存研究方法
• 确定性分析方法
– 基于链路预算原则，计算所需隔离度，结果比较悲观，需要的隔 离度与实际情况差距较大，往往只作为一定程度上的参考； – 通常采用一定的底噪抬升（或称灵敏度损失）作为评估准则确定 最大允许的外系统干扰强度
• 系统仿真方法
– 通过复杂、精确的迭代仿真得出系统间干扰共存时的相关统计数 据； – 蒙特卡罗仿真，是3GPP TR 36.942中描述的快照式仿真
上行干扰计算
SINRi = P ,i ⋅ Gk ,i ⋅ PLk ,i k
m≠k m=1
∑P
N
⋅ Gm,i,k ⋅ PLintra + ∑∑ P , j ⋅ Gn, j ,k ⋅ PLinter ⋅ ACIR + N0 m,i n m,i ,k n , j ,k
n=1 j =1
N
Nu
• SINRi表示基站k在信道i上的接收信噪比； • Pk, i表示占用信道i的用户的发射功率； • Pm, i表示本系统扇区m中占用信道i的用户的发射功率； • Pn, j表示外系统扇区n内用户j的发射功率； • Gm, i, k表示本系统扇区m中占用信道i的用户与基站k之间的收发天线增 益之和； • Gn, j, k表示外系统扇区n中用户j与基站k之间的收发天线增益之和； • Nu表示干扰系统每扇区上行用户数。
干扰 UE 被干扰 UE 30 + X 43 + X ACLR
UE1
UE2
UE3
UE4
UE5
10RB
10RB
10RB
10RB
10 RB
10 MHz E-UTRA
10 MHz E-UTRA
仿真中的其他模型
• 天线模型 – 基站天线 – 终端天线 – 其他系统的天线模型 • 传播模型 – 基站 基站模型 基站-基站模型 – 基站-移动台模型 基站 移动台模型 – 移动台 移动台模型 移动台-移动台模型 – Okumura-Hata传播模型
ACIR
1 1 1 = + ACIR ACLR ACS
• ACLR：邻道泄漏比，用来衡量邻道发射信号落入到接收机 通带内的能力，定义为发射功率与相邻信道上的测得功率之 比； • ACS：邻道选择性，用来衡量相邻信道信号存在的情况下， 接收机在其指定信道频率上接收有用信号的能力，定义为接 收机滤波器在指定信道频率上的衰减与在相邻信道频率上的 衰减的比值； • ACIR：邻道干扰比 • 提高邻频共存的能力： – 改善发射机的发射性能 – 改善接收机的接收性能