CN102594469B - 一种移动通信系统抗干扰性能的快速测试方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信系统抗干扰性能的快速评估方法。该方法包括：确定单一移动通信系统中各个移动用户到基站间的路径损耗及发射功率；确定单一移动通信系统小区在无其它移动通信系统干扰时的容量值；确定移动通信系统存在系统间的干扰时移动通信系统的容量值；根据被干扰系统的被观测基站在有无其它干扰系统存在时的容量值，对它们进行比较，可以确定被干扰系统中基站的抗干扰性能，即被干扰系统的抗干扰性能。本发明提供了一种用于快速确定移动通信系统抗干扰性能的评估方法，该方法能够科学地测试、衡量系统抗干扰性能。在分析移动通信系统共存的抗干扰性能方面具有广阔的应用前景，具有重大的生产实践意义。

Description

一种移动通信系统抗干扰性能的快速测试方法

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种移动通信系统中评估系统抗干扰性能的测试系统和方法。

背景技术

目前，国际上第三移动通信的主要技术标准有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA。而这三种技术标准在中国都进行了商用。中国移动运营TD-SCDMA网络，中国电信运营CDMA2000网络，以及中国联通运营WCDMA网络。不同的通信体制网络在同一地区进行运营时，会产生系统间的相互干扰问题。

近年来，随着经济的迅猛发展，移动通信用户的数量也随之不断的增加。为应对急剧增加的用户数，移动通信系统的网络建设也在大力地发展。与此同时，运营商在扩大通信系统网络覆盖的同时，必须关注移动通信用户的通信质量，保证用户能获得良好的通信服务要求，因此对通信系统的抗干扰性能进行评估就显得至关重要。

相邻频段上的两运营商间的邻频干扰是系统间干扰的主要因素之一。由于频谱资源的稀缺性，在相邻频段间的两通信系统不可能有太宽的频率保护带，因此会产生邻频干扰。由于频率规划等原因，可能造成相邻小区中存在邻频或覆盖范围设计不合理的情况，这也会导致邻频信号落入邻频接收机通带而造成邻频干扰。另外，由于远近效应的存在，也加大了邻频干扰的影响。当频载干比小于某一特定值时，也会影响到手机的通信质量，产生掉话或无法建立正常呼叫。

邻道干扰是由发射机的非理想特性和不良的接收机滤波造成的。在上行链路和下行链路中，相邻信道的性能受到移动台性能的限制。上行链路中的邻道干扰主要是由于移动台的功率放大器的非线性造成的，它引入了相邻信道的泄漏功率。下行链路中邻道干扰的限制因素是用户终端的接收机灵敏度。邻道干扰基本上是由于运营商之间的功率竞争而造成的。如果当自身信号弱而干扰信号强的时候，连接就会出现干扰问题。

由邻信道干扰功率比定义可知，在对通信系统的抗干扰性能进行评估时，不能仅从系统发射机的射频发射特性、或接收机的接收特性来衡量，需要对发射端与接收端进行整体的考虑，将发射机的邻信道泄露功率比与接收机邻信道选择性结合起来考量。

目前对系统的抗干扰性能评估主要有确定性方法和系统评估法。确定性方法考虑的是系统在最坏情况下的抗干扰性能，与实际情况不太相符。而系统评估法目前应用最广泛，也是公认的行之有效的方法，但该方法随着系统的复杂，运算量和系统资源需求会急剧增加。系统评估法评估时要考虑若干种典型的环境参数，以及功率控制，切换控制，接纳控制等因素，如信道环境，移动台的移动性，话音激活因子和不同码片速率的情况等。评价任何一个移动通信系统对于任何一种特定承载能力的性能都必须针对所有的参数进行仿真，因此利用常规的方法针对各种典型环境参数评价移动通信系统提供的通信的性能时所涉及的计算机仿真所需的数据太大，仿真的复杂度太高。

发明内容

本发明目的是解决现有抗干扰性能评估测试技术存在的测试数据量太大，仿真的复杂度高的问题，提供一种通信系统抗干扰性能的快速评估方法，科学地测试、衡量系统抗干扰性能，以按照系统性能进行系统规划。

本发明提供的移动通信系统抗干扰性能的快速评估方法的具体实施步骤如下：

第1、确定单一移动通信系统中各个移动用户到基站间的路径损耗及发射功率

第1.1、在小区中，按均匀概率分布随机逐个地产生移动用户的位置，在未达到移动通信系统限定的噪声提升值时，总是假定移动用户可以接入该小区，获得通信服务；这样使得接入控制得以简化。

第1.2、对于生成的移动台，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求。通过此步骤可以很好的解决传统方法所必需进行的功率控制过程，使得评估过程易于实现。

第1.3、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以获得各个移动用户到基站间的路径损耗，这里选用双折线传播模型，如公式(1)所示。

$L\left(d\right)=\left\{\begin{array}{cc}-27.56+20\lg \left(f\right)+20\lg \left(d\right)& 1<d<d_r\\ -27.56+20\lg \left(f\right)-20\lg \left(d_r\right)+40\lg \left(d\right)& d>d_r\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，L(d)为路径损耗，单位dB。f为载波频率，单位MHz。d为基站天线到移动台用户间的距离，单位m。d_r为是第一菲涅尔半径，d_r＝4×d₁×d₂/λ，d₁，d₂分别为基站天线和移动台用户的高度。

第1.4、由移动用户的发射特性，基站的选择特性以及移动用户到基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第2、确定单一移动通信系统小区在无其它移动通信系统干扰时的容量值

第2.1、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i，i为0～M的整数，M为小区中允许接入的移动台用户数目，也就是系统的容量；

第2.2、根据移动通信系统给定的噪声提升值，确定移动通信系统总的干扰I，

其中，系统总的干扰I＝I_in+N，I_in为移动通信系统小区内的干扰，N为接收机的噪声；

移动通信系统小区内的干扰由此可以确定移动通信系统在无其它

第3、确定移动通信系统存在系统间的干扰时移动通信系统的容量值

不同移动通信系统间的干扰主要情形为基站与基站之间的干扰(参见图2)，确定移动通信系统存在其他系统干扰时的容量的具体步骤如下：

第3.1、将干扰系统B的基站添加到被干扰系统A的小区中，干扰系统B的基站位置任意，但与被干扰系统A的基站分布一样，也采用全向天线的正六边形小区结构。

第3.2、根据具体的环境因素，通过选择基站与基站间的路径传播模型(双折线传播模型)，可以获得被干扰系统中的观测基站到距其最近的干扰系统中的干扰基站间的路径损耗；

更进一步，可以获得被干扰系统中被观测的基站到距其最近的干扰系统中的7个基站间的路径损耗L_j；

第3.3、由干扰系统的基站发射功率和发射特性，被干扰系统基站的接收特性以及基站间的路径损耗，可以获得各个干扰基站对被干扰系统中被观测基站的干扰值I_j；

根据基站间的干扰值I_j，确定被干扰系统与干扰系统之间的干扰I_others，系统间的总干扰 $I_{\mathrm{others}}=\underset{j=1}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_j;$

第3.4、由被干扰系统给定的噪声提升值，确定被干扰系统允许的总的干扰值I；

根据被干扰系统的被观测基站的总干扰值I＝I_others+I_in+N，可以获得存在系统间干扰时，被干扰系统内的干扰值I_in，其中N为被观测基站接收机的噪声；

第3.5、在被干扰系统中被观测基站所在的小区中，随机逐个的生成被干扰系统的移动用户；

对于生成的移动用户，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求；

第3.6、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以获得各个移动用户到被干扰系统中基站间的路径损耗；

由移动用户的发射特性，被干扰系统中基站的选择特性以及移动用户到被干扰系统中基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第3.7、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和被干扰系统中基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i；

被干扰系统生成的移动用户数量M₀得系统内的总干扰

由被干扰系统内移动用户的数量可知，被干扰系统在存在干扰时系统的容量值；

第4、根据被干扰系统的被观测基站在有无其它干扰系统存在时的容量值，对它们进行比较，可以确定被干扰系统中基站的抗干扰性能，即被干扰系统的抗干扰性能。

本发明的优点和积极效果：

本发明提供了一种用于快速确定移动通信系统抗干扰性能的评估方法，该方法能够科学地测试、衡量系统抗干扰性能。在分析移动通信系统共存的抗干扰性能方面具有广阔的应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明实施例中所采用的移动通信系统小区结构示意图；

图2为本发明实施例中的移动通信系统的内部干扰示意图；

图3为本发明实施例中的移动通信系统间相互干扰的示意图；

图4为根据本发明提供的实施例的移动通信系统抗干扰性能评估的流程示意图。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1：

图1是本发明提供的干扰与被干扰移动通信系统所采用的小区结构示意图，本发明提供的移动通信系统的小区为采用全向天线的正六边形小区结构。

假定移动通信系统A即被干扰系统，是需要进行系统性能评估的系统。移动通信系统B为干扰系统。两系统都采用全向天线的正六边形小区结构，如图1所示。为了图示清晰明了，移动通信系统B仅给出了一个基站进行示意，用图中的实心三角代表，而移动通信系统A的基站用空心三角代表。

图2是本发明的实施例中的移动通信系统的内部干扰示意图。

参见图2，本发明实施例中，仅单一通信系统存在时，接收与发送功率对网络干扰电平的影响。

基站接收功率决定对本小区其他用户的干扰量。小区中的移动用户是相互干扰的，其它用户到达基站的信号会对期望接收的信号产生干扰。如果在一个区域仅有一个小区，通过将基站所需接收功率最小化，则该小区的系统容量将获得最大化，并且功率增量不会影响上行链路容量。因此必须考虑网络中移动用户的发射功率与基站的接收功率。

图4是根据本发明提供的实施例的移动通信系统抗干扰性能评估方法的流程示意图。

本发明的具体步骤包括：

确定仅单一通信系统存在时，系统的容量，此时不存在系统间的干扰。主要为移动用户之间的干扰。具体确定方法分为以下步骤：

第1、确定单一移动通信系统中各个移动用户到基站间的路径损耗及发射功率

第1.1、在小区中，按均匀概率分布随机逐个地产生移动用户的位置，在未达到移动通信系统限定的噪声提升值时，总是假定移动用户可以接入该小区，获得通信服务；这样使得接入控制得以简化。

第1.2、对于生成的移动台，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求。通过此步骤可以很好的解决传统方法所必需进行的功率控制过程，使得评估过程易于实现。

第1.3、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以获得各个移动用户到基站间的路径损耗，这里选用双折线传播模型，如公式(1)所示。

$L\left(d\right)=\left\{\begin{array}{cc}-27.56+20\lg \left(f\right)+20\lg \left(d\right)& 1<d<d_r\\ -27.56+20\lg \left(f\right)-20\lg \left(d_r\right)+40\lg \left(d\right)& d>d_r\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，L(d)为路径损耗，单位dB。f为载波频率，单位MHz。d为基站天线到移动台用户间的距离，单位m。d_r为是第一菲涅尔半径，d_r＝4×d₁×d₂/λ，d₁，d₂分别为基站天线和移动台用户的高度。

第1.4、由移动用户的发射特性，基站的选择特性以及移动用户到基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第2、确定单一移动通信系统小区在无其它移动通信系统干扰时的容量值

第2.1、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i，i为0～M的整数，M为小区中允许接入的移动台用户数目，也就是系统的容量；

第2.2、根据移动通信系统给定的噪声提升值，确定移动通信系统总的干扰I，

其中，系统总的干扰I＝I_in+N，I_in为移动通信系统小区内的干扰，N为接收机的噪声；

移动通信系统小区内的干扰由此可以确定移动通信系统在无其它

第3、确定移动通信系统存在系统间的干扰时移动通信系统的容量值

不同移动通信系统间的干扰主要情形为基站与基站之间的干扰(参见图2)，确定移动通信系统存在其他系统干扰时的容量的具体步骤如下：

第3.1、将干扰系统B的基站添加到被干扰系统A的小区中，干扰系统B的基站位置任意，但与被干扰系统A的基站分布一样，也采用全向天线的正六边形小区结构。

第3.2、根据具体的环境因素，通过选择基站与基站间的路径传播模型(双折线传播模型)，可以获得被干扰系统中的观测基站到距其最近的干扰系统中的干扰基站间的路径损耗；

更进一步，可以获得被干扰系统中被观测的基站到距其最近的干扰系统中的7个基站间的路径损耗L_j；

第3.3、由干扰系统的基站发射功率和发射特性，被干扰系统基站的接收特性以及基站间的路径损耗，可以获得各个干扰基站对被干扰系统中被观测基站的干扰值I_j；

根据基站间的干扰值I_j，确定被干扰系统与干扰系统之间的干扰I_others，系统间的总干扰 $I_{\mathrm{others}}=\underset{j=1}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_j;$

第3.4、由被干扰系统给定的噪声提升值，确定被干扰系统允许的总的干扰值I；

根据被干扰系统的被观测基站的总干扰值I＝I_others+I_in+N，可以获得存在系统间干扰时，被干扰系统内的干扰值I_in，其中N为被观测基站接收机的噪声；

第3.5、在被干扰系统中被观测基站所在的小区中，随机逐个的生成被干扰系统的移动用户；

对于生成的移动用户，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求；

第3.6、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以获得各个移动用户到被干扰系统中基站间的路径损耗；

由移动用户的发射特性，被干扰系统中基站的选择特性以及移动用户到被干扰系统中基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第3.7、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和被干扰系统中基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i；

被干扰系统生成的移动用户数量M₀得系统内的总干扰

由被干扰系统内移动用户的数量可知，被干扰系统在存在干扰时系统的容量值；

第4、根据被干扰系统的被观测基站在有无其它干扰系统存在时的容量值，对它们进行比较，可以确定被干扰系统中基站的抗干扰性能，即被干扰系统的抗干扰性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种移动通信系统抗干扰性能的快速测试方法，其特征在于该方法的具体实施步骤如下：

第1、确定单一移动通信系统中各个移动用户到基站间的路径损耗及发射功率

第1.1、在小区中，按均匀概率分布随机逐个地产生移动用户的位置，在未达到移动通信系统限定的噪声提升值时，总是假定移动用户可以接入该小区，获得通信服务；

第1.2、对于生成的移动台，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求；

第1.3、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以通过双折线传播模型获得各个移动用户到基站间的路径损耗；

第1.4、由移动用户的发射特性，基站的选择特性以及移动用户到基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第2、确定单一移动通信系统小区在无其它移动通信系统干扰时的容量值

第2.1、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i，i为0～M的整数，M为小区中允许接入的移动台用户数目，也就是系统的容量；

第2.2、根据移动通信系统给定的噪声提升值，确定移动通信系统总的干扰I，其中，系统总的干扰I=I_in+N，I_in为移动通信系统小区内的干扰，N为接收机的噪声；移动通信系统小区内的干扰

由此可以确定移动通信系统在无其它

第3、确定移动通信系统存在系统间的干扰时移动通信系统的容量值

不同移动通信系统间的干扰主要情形为基站与基站之间的干扰，确定移动通信系统存在其他系统干扰时的容量的具体步骤如下：

第3.1、将干扰系统（B）的基站添加到被干扰系统（A）的小区中，干扰系统的基站位置任意，但与被干扰系统的基站分布一样，也采用全向天线的正六边形小区结构；

第3.2、根据具体的环境因素，通过选择基站与基站间的路径传播模型，可以获得被干扰系统中的观测基站到距其最近的干扰系统中的干扰基站间的路径损耗；

更进一步，可以获得被干扰系统中被观测的基站到距其最近的干扰系统中的7个基站间的路径损耗L_j；

第3.3、由干扰系统的基站发射功率和发射特性，被干扰系统基站的接收特性以及基站间的路径损耗，可以获得各个干扰基站对被干扰系统中被观测基站的干扰值I_j；

根据基站间的干扰值I_j，确定被干扰系统与干扰系统之间的干扰I_others，系统间的总干扰 $I_{\mathrm{others}}=\underset{j=1}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_j;$

第3.4、由被干扰系统给定的噪声提升值，确定被干扰系统允许的总的干扰值I；

根据被干扰系统的被观测基站的总干扰值I=I_others+I_in+N，可以获得存在系统间干扰时，被干扰系统内的干扰值I_in，其中N为被观测基站接收机的噪声；

第3.5、在被干扰系统中被观测基站所在的小区中，随机逐个的生成被干扰系统的移动用户；

对于生成的移动用户，始终限定其到达基站的接收信号功率刚好达到基站所要求的最低信噪比要求；

第3.6、根据具体的环境因素，通过选择移动用户与基站间合适的路径传播模型，可以获得各个移动用户到被干扰系统中基站间的路径损耗；

由移动用户的发射特性，被干扰系统中基站的选择特性以及移动用户到被干扰系统中基站的路径损耗，可以确定移动用户的发射功率；

第3.7、通过各个移动用户的发射功率，路径损耗以及移动用户的发射特性和被干扰系统中基站的接收特性确定各个移动用户的干扰值I_i；

被干扰系统生成的移动用户数量M₀得系统内的总干扰

由被干扰系统内移动用户的数量可知，被干扰系统在存在干扰时系统的容量值；

第4、根据被干扰系统的被观测基站在有无其它干扰系统存在时的容量值，对它们进行比较，可以确定被干扰系统中基站的抗干扰性能，即被干扰系统的抗干扰性能。

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