灵活频谱分配技术可以使得频谱使用更加灵活,但是灵活频谱的引入将不可避免地带来基站和终端的共存问题。
图7-26和图7-27分别给出了灵活频谱部署时终端和基站的共存问题,假设两个运营商均有两段FDD频段,当运营商1将其上行#2频段用作下行频段时(图中表示为运营商1下行#3频段),两个运营商之间将会存在基站与基站、终端与终端的共存问题。
图7-26 灵活频带的终端干扰共存问题
图7-27 灵活频带的基站干扰共存问题
1.终端与终端的干扰问题分析
运营商2上行#2频段上的终端干扰运营商1下行#3频段上的终端。
对于终端与终端的干扰共存问题,首先终端发射滤波器通带带宽较宽,一般会覆盖整个频段,因此运营商2上的终端会对运营商1上的终端产生较强干扰。此外,由于在3GPP中还没有对相同频段内的终端杂散指标进行定义,因此在运营商2的终端不会采用如资源调度限制或者功率回退等干扰避免方式对运营商1的终端进行保护。与TDD系统不同,FDD系统的终端间干扰为全时干扰,从而对系统的性能造成较大的影响。
2.基站与基站的干扰问题分析
运营商1下行#3频段上的基站干扰运营商2上行#2频段上的基站。
与终端的滤波器不同,基站的发射机滤波器带宽通常与系统带宽相同,相比于终端发射机杂散性能,基站的性能更好,发射杂散相对较小。但是,3GPP同样也未定义相同频带内的基站共存杂散指标,因此基站之间同样受到全时的干扰,而无法进行有效的抑制。
通过对上述干扰问题的分析,不难看出,解决共存问题对灵活频谱分配技术的应用具有重要的意义。
3.终端与终端间的共存评估
下面通过对已有FDD与TDD系统间的终端和基站共存问题的研究进行分析,给出灵活双工技术中干扰共存问题的潜在解决方法。文献[16]通过仿真分析了频段3与频段39之间终端共存问题,终端共存仿真场景如下:
·Case 1 N个TDD终端均匀随机分布在FDD终端周围,如TDD终端分布在以FDD终端为中心,25m为半径的圆内。
·Case 1A TDD系统上行与下行的子帧比为2:2。
·Case 1B TDD系统上行与下行的子帧比为1:3。(www.daowen.com)
·Case 2 TDD终端与FDD终端的距离固定为3 m,TDD系统上行与下行的子帧比为1:3。
当终端之间发送杂散为-15.5 dBm/5 MHz时,终端共存考虑了小区站间距为500 m和1732 m两种情况,仿真结果见表7-4。
当小区站间距为500 m时,Case 1A场景下终端之间的干扰会给被干扰系统带来21.76%的小区平均吞吐量损失,以及71.73%的小区边缘吞吐量损失;Case 1B场景下终端之间的干扰会给被干扰系统带来15.07%的小区平均吞吐量损失,以及70.61%的小区边缘吞吐量损失;由于Case 2场景终端之间距离较近,小区平均以及小区边缘吞吐量损失更加严重。
图7-28 终端共存仿真场景
当小区站间距为1732 m时,Case 1A场景下终端之间的干扰会带来9.24%的小区平均吞吐量损失,以及32.30%的小区边缘吞吐量损失;Case 1B场景下小区中心以及小区边缘的吞吐量损失分别为6.90%和25.90%;在相距为3 m的Case2场景,小区平均吞吐量损失为26.82%,小区边缘用户无法正常通信。
表7-4 终端共存仿真结果
根据仿真结果可以看出,终端之间的共存问题在灵活频谱的部署过程中十分重要,潜在的干扰解决方案可能包括:提高灵活频段的杂散指标要求、灵活频带之间增加保护带宽、对灵活频带的调度增加限制,以及配置额外的功率回退等。
4.基站与基站间的共存评估
3GPP在eIMTA项目研究中对基站之间的共存问题进行了分析[17]。该研究考虑TDD系统,假设多个室外的微基站小区部署在相同的频点,而多个宏基站小区部署在相邻的频段,其中宏基站小区采用相同的上行和下行时隙比,微基站小区采用随机的上行和下行时隙比。因此,当相邻的微基站小区时隙比例不同时,小区之间会存在基站之间的干扰。
图7-29给出了基站间干扰共存仿真结果[17],椭圆圈出的两条曲线可以看出,由于微微基站小区上行和下行配置随机化引起了基站间的干扰,从而导致用户上行性能的损失。
对于灵活频段部署所带来的基站间干扰问题,除了可以采用与终端共存干扰消除相似的方法外,还可以通过上行功率控制、小区分簇等技术进一步抑制基站之间的干扰。
图7-29 基站间干扰共存仿真结果
系统共存的仿真结果与应用场景密切相关,后续随着对灵活双工技术研究的深入,需要对灵活双工的共存问题进行更加全面、细致的分析。
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