数字移动系统的同频干扰及通信间断率.pdf

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1、数字移动系统的同频干扰及通信间断率123周文胜朱洪波李冬根1湖南电信公司无线通信局，2南京邮电学院研究生部3中国电信集团湖南省电信公司摘要：随着GSM数字移动通信容量的飞速扩张，无线频谱资源变得越来紧张，因此必须采用先进的蜂窝结构来提高频率利用率和移动通信网络容量，然而这种频率复用方式带来一个重要问题就是同频干扰问题。本文讨论了在无线多径衰落环境中同频干扰对移动系统通信间断率的影响，对数字移动系统的网络规划和优化具有一定的指导意义。1引言在现代移动通信系统中，蜂窝技术是提高系统频谱效率的关键技术和手段。蜂窝系统通过对有限

2、的无线频谱资源在不同蜂窝内的再利用来提高整个系统的容量。同频道再复用带来的问题就是同频干扰（CCI），复用距离越近，同频干扰越大，反而使频率利用率下降。随着移动用户的不断增加，对移动通信系统的容量要求越来越大，由于无线频谱资源是有限的，因此只有通过不断的小区分裂来提高容量，从宏蜂窝到微蜂窝，再到现在越来越多的用于室内的微微蜂窝，蜂窝的规模在不断的减少，系统的容量在不断的增加，同频蜂窝的距离在不断的减少，同频干扰不断地增强，当同频干扰达到某一门限值时系统将无法正常工作。为了减少同频干扰的影响和保证接收信号的质量，接收机输入

3、端的有用信号电平与同频干扰信号电平之比必须大于某一比值，这个比值称为同频干扰保护比q（CIR）。由于同频干扰的影响与调制方式及频偏有关，因此在不同信号和不同干扰的情况下，同频干扰保护比也不同，例如，模拟移动通信系统（如北美的AMPS系统）的CIR为18dB（或者说在90%以上的覆盖范围内CIR大于18dB）[1]；GSM和DCS-1800数字蜂窝移动系统的CIR为9dB，但在工程设计时通常要加3dB的余量，即12dB，若采用9dB的同频干扰保护比，则系统必须采用跳频技术[2]。另外，同频干扰保护比q还与通信中的服务等级和

4、话音质量有关，服务等级越高，要求的q也相应越大。随着蜂窝半径的不断减少，同频干扰对系统传输性能的影响将远远大于自然噪声和人为干扰的影响，使其成为制约蜂窝制的最重要的因素。因此，同频干扰是进行蜂窝移动通信系统规划和设计时所要考虑的一个重要因素，也是对正在运营中的蜂窝移动通信系统进行网络优化时所要考虑的一个核心问题。对移动通信系统传输性能的测量和评估一般来说是比较困难的。由于考虑到用户对系统质量和性能的评估往往是完全主观的，因此国际上都通常采用一种比较客观的指标对系统性能进行定量的衡量，这种衡量的指标就是“通信间断率”（Ou

5、tageProbability）。在多径衰落的无线传播环境中，对衰落和同频干扰所造成的通信间断率的研究是进行蜂窝移动通信系统规划和设计时所要解决的重要问题之一。通信间断与用于估计系统满意接收的标准是密切相关的。通常用于评估系统满意接收的标准主要有两条：1．如果接收的有用信号的功率与所有干扰信号总功率之比值超过某一保护值，则可以认为是满意接收。2．除了满足上一条标准外，满意接收还要求有用信号的功率满足最小接收信号功率。当以上两条标准的任意一条不能满足时，那么就会产生通信间断，因此，通信间断是一个随机事件。而通信间断率则指的

6、是在一个给定的覆盖范围内系统不能满意接收的概率，它是对系统性能和质量的一个统计的测量和评估。通信间断率的数学描述为：P=1−P(X≥P)P(qY≤X)=1−P（1）outminc其中，X为有用信号的功率，Y为所有干扰信号的功率和，P为通信概率，它表c示获得满意接收质量的概率。P为有用信号的最小接收功率，它与系统的无线电技术min有关。在GSM系统中，P为-80dBm~-88dBm。这里的干扰信号总功率Y主要指的min是同频道干扰以及其它电子设备在同一频道的干扰和，一般来说，其它电子设备的同一频道干扰相对蜂窝移动系统的同频

7、道干扰很小。在实际数字移动通信系统中还存在邻信道干扰，它与同频干扰相比对系统的影响相对较小，因此我们通常考虑蜂窝结构的主要制约因素时都指的是同频干扰，下面对数字蜂窝系统通信间断概率的讨论中将不考虑邻信道干扰的影响。2路径损耗和同频复用距离为了提高频率利用效率，在满足移动通信质量的条件下，允许使用相同载频小区之间的最小距离称为同频复用的最小安全距离，简称为同频复用距离。我们设归一化的同频复用距离为U，也称为同频干扰衰减因子。DU==3N（2）R其中，D为相邻同频蜂窝小区中心的距离，R为小区半径，N为一个区群内的小区数目。在

8、实际的蜂窝移动通信系统中，由于小区结构的不同，同频距离D是不同的，在GSM系统中，一般采用3×3小区制（N=3，U=3）、3×4（N=4，U=3.464）和3×7（N=7，U=4.5826）。在城市微蜂窝环境中，路径损耗的预测一般采用双回归模型，其模型为（这里用的不是其dB形式）：µ=κ⋅d−n1，d