【導讀】要求學生結合畢業(yè)設計（論文）課題參閱一篇以上的外文資料，并翻譯至少一萬印刷符以上的譯文。成，作為成績考核的一部分。

　　

【正文】 能還會受限于來自其他用戶的干擾，因此，對干擾進行準確的建模就很重要。很難用簡單的解析模型來描述復雜的信道條件，雖然有集中模型確實易于解析求解并與信道實測數據比較相符，不過，即使建立了 完美的信道解析模型，再把差錯控制編碼、均衡器、分集及網絡模型等因素都考慮再鏈路中之后，要得出鏈路性能的解析在絕大多數情況下任然是很困難的甚至是不可能的。因此，在分析蜂窩通信鏈路的性能時，常常需要進行仿真。 跟無線鏈路一樣，對蜂窩無線系統(tǒng)的性能分析使用仿真建模時很有效的，這是由于在時間和空間上對大量的隨機事件進行建模非常困難。這些隨機事件包括用戶的位置、系統(tǒng)中同時通信的用戶個數、傳播條件、每個用戶的干擾和功率級的設置（ power level setting）、每個用戶的話務量需求等，這些因素共同作用，對系統(tǒng)中 的一個典型用戶的總的性能產生影響。前面提到的變量僅僅是任一時刻決定系統(tǒng)中的某個用戶瞬態(tài)性能的許多關鍵物理參數中的一小部分。蜂窩無線系統(tǒng)指的是，在地理上的服務區(qū)域內，移動用戶和基站的全體，而不是將一個用戶連接到一個基站的單個鏈路。為了設計特定大的系統(tǒng)級性能，比如某個用戶在整個系統(tǒng)中得到滿意服務的可能性，就得考慮在覆蓋區(qū)域內同時使用系統(tǒng)的多個用 2 戶所帶來的復雜性。因此，需要仿真來考慮多個用戶對基站和移動臺之間任何一條鏈路所產生的影響。 鏈路性能是一個小尺度現象，它處理的是小的局部區(qū)域內或者短的時間間隔內信道的順時 變化，這種情況下可假設平均接收功率不變。在設計差錯控制碼、均衡器和其他用來消除信道所產生的瞬時影響的部件時，這種假設時合理的。但是，在大量用戶分布在一個廣闊的地理范圍內時，為了確定整個系統(tǒng)的性能，有必要引入大尺度效應進行分析，比如在大的距離范圍內考慮單個用戶受到的干擾和信號電平的統(tǒng)計行為時，忽略瞬時信道特征。我們可以將鏈路級仿真看作通信系統(tǒng)性能的微調，而將系統(tǒng)級仿真看作時整體質量水平粗略但很重要的近似，任何用戶在任何時候都可預計達到這個水平。 通過讓移動臺在不同的服務區(qū)內共享或者復用通信信道，蜂窩系統(tǒng)能達到較高的容量（比如，為大量的用戶服務）。信道復用會導致公用同一信道的用戶之間產生同頻干擾，這是影響蜂窩系統(tǒng)容量和性能的主要制約因素之一。因此，在設計一個蜂窩系統(tǒng)時，或者在分析和設計消除同頻干擾負面影響的系統(tǒng)方法時，需要正確理解同屏干擾對容量和性能的影響。這些影響主要取決于通信系統(tǒng)的狀況，如共享信道的用戶數和他們的位置。其他與傳播信道條件關系更密切的方面，如路徑損耗、陰影衰落（或叫陰影）、天線輻射模式等對系統(tǒng)性能的影響也很重要，因為這些影響也歲特定 用戶的位置而改變。本章我們將討論在同頻干擾情況下，包括一個典型系統(tǒng)中的天線和傳播的影響。盡管本章考慮的例子比較簡單，但提出的分析方法可以容易地進行擴展，以包括蜂窩系統(tǒng)的其他特征。 蜂窩無線系統(tǒng) 系統(tǒng)級描述： 如圖 171 所示，通過把地理區(qū)域分成一個個稱為小區(qū)的部分，蜂窩系統(tǒng)可以在這個區(qū)域內提供無線覆蓋。把可用的頻譜也分成很多信道，每個小區(qū)分配一組信道，每個小區(qū)中的基站都配備了可以同移動用戶進行通信的無線調制解調器。從基站到移動臺這個發(fā)送方向使用的射頻信道稱為前向信道，而從移動臺到 基站這個發(fā)送方向使用的 信道稱為反向信道。前向信道和反向信道共同構成了雙工蜂窩信道。當使用頻分雙工（ FDD,frequency division duplex）時，前向信道和反向信道使用不同的頻率；當使用時分雙工時（ TDD,time division duplex） 3 時，前向信道和反向信道占用相同的頻率，但使用不同的時隙進行傳送。 高容量的蜂窩系統(tǒng)在小區(qū)間進行頻率復用，同頻小區(qū)（共用相同頻率的小區(qū)）之間要離開足夠的距離以減輕同頻干擾。如圖 172 所示， N 個小區(qū)構成一個簇（ cluster，又叫“區(qū)群”），覆蓋地理上的服務區(qū) ，以實現信道復用， N 是簇的大小。 把服務區(qū)內可用的無線頻譜都分配給每一個簇，使同一個簇內的小區(qū)不共用相同的信道。如果服務區(qū)內的可用頻譜由 M 個信道構成，用戶均勻分布在服務區(qū)內，則每個小區(qū)可以分得 M/N 個信道。因為簇在服務區(qū)內復制，復用信道將導致同頻小區(qū)的層狀結構（ tier）。同頻基站和移動臺之間的射頻能量傳播，會引起同頻干擾。例如，如果一個移動臺同時接收來自本地小區(qū)基站的信號和鄰近層的同頻小區(qū)基站產生的信號，就會產生同頻干擾。本例中，其中一個同頻前向鏈路信號（基站到移動臺的傳輸）是我們的有用信號，移動臺接收到 的其他同頻信號就構成了對接機的同頻干擾，同頻干擾的功率級與同頻小區(qū)之間的分隔距離密切相關。如果小區(qū)建模為如圖 172 所示的六邊形。兩個同頻小區(qū)中心之間的最小距離 ND （叫做復用距離）等于 RDN N3? （ ）式中 R 式小區(qū)的最大半徑（這個六邊形內接在半徑為 R 的圓中）。 因此，我們馬上可以從圖 172 看出，小簇（小復用距離 ND ）會引起同頻小區(qū)間的大干擾。 4 在一個指定小區(qū)中接收到的同頻干擾的電平，還取決于任一時刻活躍的同頻小區(qū)的數量。如前所述，在我們感興趣的那個特定小區(qū)周圍，同頻小區(qū)組成一個個的層。在一個給定層中，同頻小區(qū)的數量取決于層的階次和用來表示小區(qū)的幾何形狀（如一個基站覆蓋的面積）。對于典型的六邊形，最近的同頻小區(qū)在第一層，有六個同頻小區(qū)，第二層有 12 個，第三層有 18 個，以此 類推。因此，總的同頻干擾時從所有層的全部同頻小區(qū)發(fā)送出的同頻干擾信號的總和。但是第一層的同頻小區(qū)對總的干擾時從所有層的全部同頻小區(qū)發(fā)送出的同頻干擾信號的總和。但是第一層的同頻小區(qū)對總的干擾有較強的影響，因為它們更靠近測量干擾的小區(qū)。 人們認識到同頻干擾時制約無線通信系統(tǒng)的容量和鏈路質量的主要因素之一。在系統(tǒng)容量（大尺度系統(tǒng)問題）和鏈路質量（小尺度系統(tǒng)問題）之間作折中時，它起到舉足輕重的作用。例如，在不增加分配給系統(tǒng)的無線頻譜帶寬的前提下，得到高容量（大量的用戶）的一種措施是，通過減小蜂窩系統(tǒng)簇的大小 N，來縮 短信道復用距離。然而，減少簇大小又增加了同頻干擾，這會降低鏈路質量。 蜂窩系統(tǒng)中的干擾電平在任何時候都是隨機的，必須通過對蜂窩之間的射頻傳播環(huán)境和移動用戶的位置進行建模才能仿真。另外，每個用戶話務量的統(tǒng)計特性以及基站中信道分配方案的類型決定了瞬時干擾電平和系統(tǒng)的容量。 同頻干擾的影響可以用通信鏈路的信干比（ SIR）來估計，這里信干比定義為有用信號的功率 S 與總干擾信號的功率 I 之比。由于無線傳播影響，用戶移動性以及話務量的變化，功率級 S 和 I 都是隨機變量， SIR 也是一個隨機變量。因此，同頻干擾對系統(tǒng)性能產生影響的 嚴重程度，通常用系統(tǒng)的中斷概率來進行分析。在這個特定場合下，中斷概率定義為 SIR 低于給定閾值 0SIR 的概率，即 dxp]S IRP r[S IRP )x0S I R0 S I R0o u t p a g e （???? （ ） 其中 是 SIR 的概率密度函數。要注意鏈路中斷概率和系統(tǒng)中斷概率之間的區(qū)別，前者是根據可接受的聲音性能所需的特定誤比特率（ BER）或者Eb/N0 閾值，確定是否為中斷，而后者考慮的是一個典型用 戶可接受的移動性能所需的 SIR 閾值。 如第 11 章所述，用來估計蜂窩系統(tǒng)中斷概率的解析方法，需要已知射頻傳播影響、用戶移動性和話務量變化等隨機量的易于處理的模型，以求得 SIR(x)pSIR(x)p 5 的解析表達式。然而，由于這些影響和接受信號電平間的復雜關系，很難對這些影響采用解析模型。因此，主要靠仿真來估計蜂窩系統(tǒng)的中斷概率，仿真還為分析提供了靈活性。本章我們給出了蜂窩通信系統(tǒng)的簡單仿真示例，著重考慮通信系統(tǒng)的一些系統(tǒng)方面的問題，包括多用戶性能、話務量工程和信道復用。為了進行系統(tǒng)級仿真，要考慮單個通信鏈路的許多方面，包 括信道模型、天線輻射模式，以及 Eb/N0（如 SIR）和可接受性能之間的關系。