CN102368855B - 令中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种令中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求的方法，包括：根据基站对中继覆盖系统所引入干扰噪声门限电平的要求，确定中继覆盖系统引入基站接收机的噪声电平控制因子Δ、以及确定基站接收机内部的固有热干扰噪声电平P_BN。根据第i个中继覆盖系统的中继直放站站址位置和阴影区覆盖范围，确定第i个中继覆盖系统的中继直放站到基站之间的路径损耗L_i和相应的链路增益K_Zi，；计算第i个中继覆盖系统引入基站接收机的引入噪声，再计算第1-i个中继覆盖系统的累积总噪声若大于等于则之前已建的i-1个中继覆盖系统的累积总干扰噪声电平能够满足基站接收机的引入干扰噪声门限电平要求，i-1是移动通信基站能够容纳的最大中继覆盖系统数目。

Description

令中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求的方法

技术领域

本发明涉及一种满足基站接收机引入干扰噪声门限要求的无线中继覆盖系统工程设计方法。

背景技术

蜂窝小区基站发射的无线电波，在其前向传播过程中，往往会遇到障碍物的遮挡，从而形成基站直射波的无线电盲区或阴影区。解决这一问题的简单易行方法，就是在那些存在着电波遮挡的阴影区地方，在其高处设置一个射频无线电信号的中继转发站，用中继转发站转发的基站无线电波信号对“电盲区或阴影区”进行补充覆盖，为那些活动在基站直射波无法覆盖的无线电盲区中的移动通信用户提供通信服务；另一方面，也使得移动通信基站实现小区无缝全覆盖成为可能，提高了基站的覆盖效率。如今中继覆盖已经成为了移动通信系统不可缺少组成部分之一。

但是在移动通信基站小区覆盖中引入中继覆盖系统后，中继覆盖系统必然会给原有移动通信系统传输信号带来一部分引入干扰噪声。这些“引入干扰噪声”将叠加在经中继站传输的信号上，并随上、下行传输信号一道进入到基站和移动站接收机中，从而增加了基站和移动站接收机的干扰噪声信号能量，在接收机接收灵敏电平(有用信号)不变的条件下，将使得接收机的接收信号信噪比降低，因而导致接收机解调器输出的比特误差概率升高，恶化了移动通信系统空间链路信号传输的质量性能。

更糟糕的是：在同一个基站覆盖小区内，往往有多个中继覆盖系统工作时，所有中继覆盖系统上行传输链路的引入干扰噪声，将在基站接收天线的入口处叠加在一起，和有用信号一起进入到基站接收机中，在接收机的接收信号灵敏度电平要求不变的条件下，基站接收机的解调器的输如信噪比将招受到严重的恶化影响，使解调器解调输出的比特误差概率大幅度升高。严重地恶化了移动通信系统空间链路的信号传输的质量性能。严重时还会造成整个基站的通信业务处于瘫痪状态。这就是目前移动通信系统工程设计建设的现状。

发明内容

本发明提供了一种无线中继覆盖系统工程设计方法，该方法可以满足基站接收机引入干扰噪声门限要求的。

令中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求的方法，该方法包括：

步骤(1)：根据基站对中继覆盖系统所引入干扰噪声门限电平的要求，确定中继覆盖系统引入基站接收机的噪声控制因子Δ；

步骤(2)：确定基站接收机内部的固有热干扰噪声电平P_BN；

步骤(3)：确定第i个中继覆盖系统中的中继上行传输链路放大器设备的等效输入热噪声电平P_NZi；并根据第i个中继覆盖系统的中继直放站的站址和阴影区覆盖范围，确定基站到第i个中继覆盖系统的中继直放站之间的路径损耗L_i和相应的链路增益K_Zi，并定义

步骤(4)：计算若计算结果小于

则令i＝i+1，返回步骤(3)；若计算结果大于等于则i表示无线中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求时所能达到的最大的中继覆盖系统数目。

优选的，基站接收机的噪声控制因子Δ优选为1/10。

优选的，增益K_Zi取值应在中继直放站下行链路增益的最低要求K_Zmin与中继直放站上行链路增益的最高要求K_Zmax之间。

优选的，下行链路增益的最低要求与上行链路增益的最高要求之差ΔK＝K_Zmax-K_Zmin≥0。

优选的，下行链路增益的最低要求与上行链路增益的最高要求之差ΔK＝K_Zmax-K_Zmin满足ΔK＝C-Δ-L_ZM，其中C＝P_BT-P_MRth+G_ZM，L_ZM为中继直放站的覆盖路径损耗，P_BT为基站设备中发信机的输出功率，单位是dBm，P_MRth为移动站设备中的收信机接收灵敏度，单位是dBm，G_ZM为直放站设备系统的覆盖天线增益，单位dB_i。

优选的，增益K_Zi取值为中继直放站下行链路增益的最低要求K_Zmin。

本发明的技术特点及有益效果：将中继覆盖系统引入基站接收机的累加干扰噪声控制在要求的水平下。在中继覆盖系统个引入基站接收机的累加干扰噪声达到这个要求的水平时，总的中继覆盖累加干扰噪声对移动通信系统空间链路信号传输质量性能的恶化影响不明显，对移动通信用户和通信运营商都是能够接受的。

附图说明

图1是基站移动通信中继覆盖系统的组成示意图；

图2是移动通信基站中继覆盖系统链路的组成示意图；

图3是ΔK与噪声规范容限Δ和覆盖路径损耗L_ZM之间关系示意图；

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

由图1可以看出：在基站覆盖范围内有“n”个阴影区中继覆盖系统同时在工作。在基站接收机天线输入口上，所有进入基站接收机的上行信号都要集中在一起进入到接收机中。在基站接收天线的输入端口上，将存在有“n”个中继覆盖系统引入的上行干扰噪声。而且“n”个中继覆盖系统引入的上行干扰噪声具有相同的性质，它们将在接收天线中叠加在一起。

如果在同一基站覆盖小区内，有n个中继直放站同时工作。且它们是相互独立。中继直放站的上行链路增益分别为：K_Z1，K_Z2，……，K_Zn；中继直放站设备上行链路输入口上的的等效热噪声电平为：P_NZ1，P_NZ2，……P_NZn，；L₁、L₂、……L_n、分别为阴影区1，2，……n中的中继直放站到基站之间的路径损耗。

P_BN为基站接收机内部固有热干扰噪声电平。

MS₁，MS₂，……MS_n，为阴影盲区1，2，……n中的任何一个移动用户终端设备。

上行中继覆盖传输链路在基站接收机输入口处的总累积噪声干扰电平P_BRZNin可表示为：

P_BRZNin＝P_NZ1K_Z1/L₁+P_NZ2K_Z2/L₂+……+P_NZnK_Zn/L_n    (1)

式(1)表明：在同一个基站覆盖区内，各个中继覆盖系统的上行链路引入的热噪声干扰信号，在基站接收机的入口处累积相加在一起。将式(1)括号中各相加项“K_Zi/L_i”定义为各个并联中继覆盖系统的引入噪声比例系数“β_i”则(1)可写为：

$P_{\mathrm{BRZNin}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{NZi}}\frac{K_i}{L_2}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{NZi}}{\mathrm{\β}}_i---\left(2\right)$

在中继直放站的站址和阴影区覆盖范围确定以后，基站到直放站之间的路径损耗L₁，L₂……L_n和相应的中继直放站的链路增益K_Zi也就确定了。由此可以计算出各个中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声的比例系数“β_i”，并进一步计算出各个中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声信号能量的大小“P_NZiβ_i”。移动通信系统工程规划设计者和移动通信中和剂覆盖工程设计者都可以用“P_NZiβ_i”来规划和评估新建中继覆盖对移动通信系统性能的恶化影响。同时也可以用式(2)作为验算公式，计算基站内所有已建和将要建设的中继覆盖系统的总引入噪声是否达到或超过允许的中继覆盖系统引入基站接收机的噪声总量。

不过从上述中继覆盖系统的引入噪声的累积效应讨论的关系式中可以看出：通过适当的链路设计与系统配置，控制各个中继覆盖系统的引入基站接收机的干扰噪声因子P_NZiβ_i是可能的，最终达到控制基站内所有中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声总量的目的是可以实现的。从而可以将中继覆盖系统引入的这种附加干扰噪声，控制在移动通信系统空间链路传输性能所能接受的程度内。

若能够将中继覆盖系统的引入噪声总和控制在基站接收机内部热噪声干扰信号电平的十分之一以下或更低，则就能使得中继覆盖对基站接收机的解调性能造成影响不明显。也就是说：使得通过中继覆盖链路传输的移动站上行信号的传输性能与基站直接波覆盖区移动站的上行信号传输性能十分接近。对移动通信系统和移动用户而言它们实际上已经区分不出两种传输途径的性能差别了。

根据上述中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声的干扰噪声电平的总量控制要求，可以得出：在一个基站内所能容纳的中继覆盖系统数量n满足下式：

$P_{\mathrm{BRZNin}}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{NZi}}{\mathrm{\β}}_i\≤\frac{P_{\mathrm{BN}}}{\mathrm{\Δ}}$

其中P_BN为基站接收机内部固有热干扰噪声电平；Δ为中继覆盖系统引入干扰噪声与基站接收机内部热噪声电平相对的比例系数：

其中P_ZNin为直放站系统引入到基站接收机入口处的热干扰噪声电平。

表1 中继覆盖系统引入噪声的质量性能恶化影响等级

从表1中列出的中继覆盖系统引入噪声的相对大小对移动通信系统比特误码性能的恶化影响来看：如果要将中继覆盖系统带来的移动通信传输比特误码率升高控制在一倍以下，则要求将中继覆盖系统引入基站接收机的干扰噪声控制在基站接收机内部的热干扰噪声P_BN的十分之一以下，即P_ZNin≤P_BN/10。表中将这个性能恶化等级定为优等。对通信运营商来讲，如此低的中继覆盖引入噪声，通常不会对基站接收设备的原有工作状态造成明显影响。对用户来讲，如此小的比特误码升高也不会对语音通话性能造成明显影响，是可以接受的。这也就给中继覆盖在移动通信系统中的使用提供了一定的活动空间。

在将中继覆盖系统引入干扰噪声控制在所容许的范围内时，还要保证移动通信业务信号传输性能不会遭受明显影响。下面将结合图2说明中继直放站的链路增益选取要求。

根据图2可知，上行链路基站接收机输入信号电平可表示为：

P_MT-L_ZM+G_ZM+K_ZS+G_ZB-L_BZ+G_B≥P_BRth    (3)

下行链路移动站接收机输入信号电平可表示为：

P_BT+G_B-L_BZ+G_ZB+K_ZX+G_ZM-L_ZM≥P_MRth    (4)

上行链路引入基站接收机的干扰噪声电平要求为：

P_ZS(N)+K_ZS+G_ZB-L_BZ+G_B≤P_B(N)-Δ      (5)

下行链路中继直放站引入移动站接收机的干扰噪声电平要求为：

P_ZX(N)+K_ZX+G_ZM-L_ZM≤P_M(N)-Δ         (6)

其中，P_MT为中继覆盖区移动设备的发信机的输出功率，单位为dBm；L_ZM为中继覆盖区移动设备与中继直放站之间路径传播损耗，单位为dB；G_ZB为中继直放站的施主天线增益，单位dB_i；K_ZS为中继直放站的上行链路系统增益(含馈线)，单位dB；G_ZM为中继直放站覆盖天线增益，单位dB_i；L_BZ为基站与直放站之间路径传播损耗，单位dB；G_B为基站天线增益，单位dB_i；P_BRth为基站收信机接收灵敏度，单位dBm；P_BT为基站发信机输出功率，单位dBm；K_ZX为中继直放站下行链路系统增益(含馈线)，单位dB；P_MRth为移动设备收信机接收灵敏度，单位dBm；P_ZS(N)＝P_ZSN为中继直放站上行链路内部热噪声功率，单位dBm；P_B(N)为基站收信机内部热噪声功率，单位dBm；P_ZX(N)＝P_ZXN为中继直放站下行链路内部热噪声功率，单位dBm；P_MR(N)为移动设备收信机内部热噪声功率，单位dBm。

由下行链路信号电平传输方程(4)可求出对中继直放站下行链路增益的最低(下限)要求为：

K_ZX≥P_MRth-P_BT-G_B+L_BZ-G_ZB-G_ZM+L_ZM＝K_Zmin    (7)

由上行传输链路引入基站接收机干扰噪声电平要求方程(5)可求得对中继直放站上行链路增益的最高(上限)要求：

K_ZS≤P_B(N)-Δ-P_ZS(N)-G_ZB+L_BZ-G_B＝K_Zmax      (8)

在同一个中继直放站中，它的实际工作增益必须同时保证上述两个不等式都能同时成立。如果令ΔK＝K_Zmax-K_Zmin为中继直放站的工作增益可选范围或区间。则有：

ΔK＝K_Zmax-K_Zmin＝P_BT+G_ZM-P_MRth+P_B(N)-P_ZS(N)-Δ-L_ZM    (9)

若中继直放站设备上行传输方向的输入噪声系数与基站接收机的噪声系数相等，即P_B(N)＝P_ZS(N)，则：

ΔK＝P_BT-P_MRth+G_ZM-Δ-L_ZM                  (10)

对于一个已经投入使用的移动通信基站覆盖网络来讲，新建中继覆盖系统的设备器件选定后，(P_BT-P_MRth+G_ZM)就是一个常数C。ΔK与C成正比。Δ为中继覆盖系统引入干扰噪声与基站接收机内部热噪声电平相对的比例系数。ΔK与Δ成反比。L_ZM为覆盖路径损耗。ΔK与L_ZM成反比。于是式(10)可以进一步表示为：

ΔK＝C-Δ-L_ZM                              (11)

式(11)表明：中继直放站的可选增益范围或区间ΔK是中继覆盖路径损耗L_ZM的一次函数方程。图3是用直角座标表示的式(11)。ΔK≥0时，该中继覆盖系统是一个可实现的物理系统。当ΔK＜0时，该中继直放站系统是一个不可实现的物理系统。

尽管中继覆盖直放站的增益可以在ΔK范围内选取。但是为了最大限度地增加基站覆盖小区中继覆盖系统容量，实际的中继直放站工作增益往往总是被选取在ΔK区间的最低端或最小值K_Zmin上。这种选取中继直放站增益的原则，既满足了移动通信系统基站和移动站接收机的输入信号电平要求，也使该中继覆盖系统引入基站接收机的噪声最小化，是最佳化的中继覆盖增益选取原则。在这种“最佳化的中继覆盖增益选取原则”条件下，可以将整个ΔK区间预留给了中继覆盖直放站系统引入噪声占用。也就是说：使得在规范要求的中继覆盖引入基站接收机噪声噪声总量容限范围内，在同一基站小区中，可以允许最多的中继覆盖系统同时工作，达到基站容纳的中继覆盖系统数最大化，能为更多和更大覆盖范围内的用户提供覆盖服务，有效地改善和提高基站的覆盖率。

Claims (2)

1.一种令中继覆盖系统满足基站引入干扰门限要求的方法，其特征在于：该方法包括：

步骤（1）：根据基站对中继覆盖系统所引入干扰噪声门限电平的要求，确定中继覆盖系统引入基站接收机的噪声电平控制因子                                               

；

步骤（2）：确定基站接收机内部的固有热干扰噪声电平P_BN；

步骤（3）：确定第i个中继覆盖系统中的中继上行传输链路直放站设备的等效输入热噪声电平P_NZi；并根据第i个中继覆盖系统的中继直放站的站址和阴影区覆盖范围，确定基站到第i个中继覆盖系统的中继直放站与基站之间的路径损耗L_i和相应的链路增益K_Zi，并定义

；

步骤（4）：计算

，若计算结果小于

，则令i=i+1，返回步骤（3）；若计算结果大于等于

，则i表示无线中继覆盖系统满足基站引入干扰噪声门限电平要求时所能达到的最大的中继覆盖系统数目。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基站接收机的噪声控制因子

优选为1/10。

3、根据权利要求1所述的方法，其中增益K_Zi取值在中继直放站下行链路增益的最低要求K_Zmin与中继直放站上行链路增益的最高要求K_Zmax之间。

4、根据权利要求3所述的方法，其中下行链路增益的最低要求与上行链路增益的最高要求之差△K=K_Zmax－K_Zmin≥0。

5、根据权利要求3所述的方法，其中下行链路增益的最低要求与上行链路增益的最高要求之差△K=K_Zmax－K_Zmin满足△K＝C－△－L_ZM，其中C=P_BT－P_MRth＋G_ZM ，L_ZM为中继直放站的覆盖路径损耗， P_BT为基站设备中发信机的输出功率，单位是dBm， P_MRth为移动站设备中的收信机接收灵敏度，单位是dBm， G_ZM为直放站设备系统的覆盖天线增益，单位dB_i。

6、根据权利要求4所述的方法，其中增益K_Zi值设置为中继直放站下行链路增益的最低要求K_Zmin。

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