基于干扰退避策略的LTE-FDD上行共存系统保护频带的使用分析

论文摘要

宽带高速数据通信是未来无线通信的发展趋势。基于对未来发展的考虑,第三代合作伙伴(3GPP)开启了“长期演进”(LTE)的进程。LTE以OFDM/MIMO为核心技术,具有实现简单、频谱效率高、抗多径衰落等多项优势使其得到了各大运营商的关注。由于频谱资源紧张,竞争激烈,根据3GPP对LTE的频带划分可以看到,在可预见的未来,多家运营商在同一地理区域、相邻频段部署LTE系统将不可避免,由此带来LTE系统共存干扰,从而引起共存系统的吞吐量损失。而OFDM的旁瓣泄漏较为严重的特点加剧这一影响。由于干扰较为严重,研究系统共存对于减轻共存干扰非常必要。通过对共存的研究,可指导共存系统的布站选址以减轻共存干扰；在设备投用前期可提供硬件指标规定；同时,研究共存还对频谱资源管理有指导作用,如设置合理的保护频带等。目前系统共存的研究已取得不少成果,对LTE与其它各无线通信系统的共存都有分析。研究多围绕着一个问题“如何减小共存干扰”出发,主要集中于共存系统在地理上布局以及不同时隙的干扰情况,并提出很多有益的结论。其中,增加共存系统间的保护带宽也被视为减小干扰的有效策略之一,保护带宽的隔离虽然能有效降低共存干扰,但也浪费了宝贵的频谱资源。针对共存系统保护频带问题,本文从“减小共存干扰,优化共存系统的整体频谱效率”出发,通过对系统共存干扰特点的充分研究,针对受共存干扰最为强烈的保护频带进行理论分析,并提出了一种基于干扰退避策略的方案以减小FDD系统上行共存干扰,通过该策略可将部分保护频带在适合的时刻,分配给最适合的用户。基于这一思想,文本对共存干扰进行了理论建模,并从数学理论上得到这一策略的具体实施方案。仿真结果表明,与不采用本文方案相比,本文方案既降低了系统的共存干扰,又保持了频谱资源的充分利用,也即,优化了共存系统整体的频谱效率。通过对理论方案付诸实践的难点问题,对方案的部分步骤进行简化,以牺牲少量系统性能为代价,充分减小方案的复杂度,并通过仿真对比验证简化方案的可行性。本论文的仿真基于3GPP建议的LTE系统仿真环境,详细地描述了系统共存仿真各步骤的原理以及实现细节,并将平台的基础仿真结果与3GPP进行校对,确保平台的可靠度,并基于上述平台的基础框架进行新算法开发、验证,为新方案提供仿真支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.1.3 课题的研究现状
• 1.2 课题的主要工作与独创性
• 1.3 章节结构组织
• 第二章 LTE系统概述
• 2.1 LTE的推出
• 2.1.1 LTE项目的启动背景
• 2.1.2 LTE的需求与目标
• 2.2 LTE的两种制式TDD/FDD
• 2.2.1 两种双工制式
• 2.2.2 LTE两种制式的优缺点
• 2.2.3 TD-LTE与TD-SCDMA
• 2.3 OFDM的基本原理
• 第三章 LTE系统共存干扰的仿真分析
• 3.1 系统共存干扰因素的衡量指标
• 3.1.1 发射机的邻频带泄漏比
• 3.1.2 接收机的阻塞效应
• 3.1.3 接收机的邻频选择性
• 3.1.4 邻频信道干扰比
• 3.2 共存系统的信道模型
• 3.2.1 自由空间传播模型
• 3.2.2 阴影衰落
• 3.2.3 市区宏蜂窝的无线链路
• 3.3 系统共存仿真平台的设计
• 3.3.1 系统共存的场景
• 3.3.2 小区生成
• 3.3.3 用户生成
• 3.3.4 扇区选择
• 3.3.5 功率控制
• 3.3.6 调度
• 3.3.7 信干噪比（SINR）的计算
• 3.3.8 吞吐量映射
• 3.4 系统共存的整体流程
• 第四章 系统共存仿真结果分析
• 4.1 不同时隙、不同小区布局的干扰
• 4.1.1 下行干扰下行
• 4.1.2 上行干扰上行
• 4.1.3 下行干扰上行
• 4.1.4 上行干扰下行
• 4.2 保护频带隔离下的LTE FDD上行共存干扰
• 第五章 上行共存保护频带的增强使用理论分析
• 5.1 干扰退避策略
• 5.1.1 影响上行共存干扰的因素
• 5.1.2 干扰退避策略的理论模型
• 5.2 仿真设计
• 5.3 结果分析
• 5.4 干扰退避策略的简化模型
• 5.4.1 理论方案实现的难点
• 5.4.2 简化实现
• 5.4.3 仿真分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文