宽带无线接入—VSF-OFCDM中容量和覆盖的研究

摘要

本文从NTT DoCoMo用于第四代移动通信的方案入手,介绍了VSF-OFCDM系统无线接口配置和采用的关键技术,并比较GSM、UMTS、VSF-OFCDM3个系统容量和覆盖的规划设计.对VSF-OFCDM系统上下行链路的容量和覆盖规划进行理论分析,并推导出上下行链路的容量和覆盖的表达式. 由链路预算推导出VSF-OFCDM系统基站的最大发射功率,最大发射功率谱密度远远小于WCDMA系统(仅WCDMA72﹪),节省了宝贵的功率资源. 通过'VSF-OFCDM下行链路负载和功率的关系,提出了一种计算平均链路损耗的新方法.对VSF-OFCDM系统容量和覆盖进行数值仿真,利用拉格朗日求极值的方法,分别得到VSF-OFCDM系统在孤立小区环境和多小区环境下上下行链路的最大容量和覆盖. 本文对VSF-OFCDM最大容量的推导及利用拉格朗日乘数的方法是一个较大的创新,同时得出一个非常重要的结论:只有当各个子载波发射功率相同且为基站最大发射功率的平均值时(即基站最大发射功率平均分配给每个子载波),VSF-OFCDM才能获得最大的容量.这个结论同样适用于所有多载波CDMA系统. 仿真结果表明,VSF-OFCDM系统在多小区环境下,下行链路话音业务容量可达到38.9Mbit/s,最大覆盖为2.88km；数据业务容量可达到56.8Mbit/s,最大覆盖为3.46km.上行链路话音业务容量可达到7.11Mbit/s,覆盖2.80km；数据业务容量可达9.49Mbit/s,覆盖2.09km.孤立小区环境下,没有其它小区的干扰,容量将进一步增大.通过对GSM、WCDMA、VSF-OFCDM3个系统容量的比较,得出VSF-OFCDM的频谱效率为WCDMA的3.5倍、GSM的5.4倍的结论. 最后,分析了影响VSF-OFCDM容量、负载和覆盖的各项因素,并对各项因素和容量、负载、覆盖的关系进行了仿真,详细分析了这些因素是如何影响容量、负载和覆盖的.在此基础上,得出容量、负载和覆盖三者之间的关系曲线图,揭示了三者的内在联系.在某种程度上可以说,容量和负载是可以相互代替的. 当发射功率不变时,VSF-OFCDM系统容量和覆盖是相互制约的,容量的增加就意味着覆盖的减小,反之亦然.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2 VSF-OFCDM背景

1.3无线网络规划—容量和覆盖

1.3.1 GSM容量和覆盖规划[4]

1.3.2 UMTS容量和覆盖规划

1.3.3 VSF-OFCDM容量和覆盖规划

1.4本文所作的研究工作

1.5论文结构

第二章VSF-OFCDM系统及其关键技术

2.1 NTT DoCoMo的4G方案

2.1.1前向链路采用VSF-OFCDM

2.1.2反向链路采用MC/DS-CDMA

2.2收发信机配置

2.2.1基站收发信机

2.2.2移动台收发信机

2.3 VSF-OFCDM系统中采用的关键技术

2.3.1自适应无线链路控制

2.3.2导频信道辅助相干检测

2.3.3自适应天线阵列波束形成

2.3.4快速小区搜索

2.3.5小区选择(CS)

2.3.6高速IP分组传输

2.3.7 HARQ(混合自动请求重发)

第三章VSF-OFCDM系统容量和覆盖分析

3.1 VSF-OFCDM系统容量分析

3.1.1下行链路容量的理论分析

3.1.2上行链路容量的理论分析

3.2 VSF-OFCDM系统覆盖分析

3.2.1下行链路覆盖的理论分析

3.2.2上行链路覆盖的理论分析

第四章VSF-OFCDM仿真参数设置

4.1仿真参数设置

4.1.1下行链路各项参数说明

4.1.2上行链路各项参数说明

4.1.3 Eb/No的说明

4.2下行链路基站最大发射功率的推导

4.3计算平均链路损耗的新方法

4.4上行链路移动台发射功率的讨论

第五章VSF-OFCDM容量和覆盖的数值仿真

5.1仿真参数总结

5.2 VSF-OFCDM系统最大容量的推导

5.2.1拉格朗日乘数法求极值回顾

5.2.2下行链路最大容量的推导

5.2.3上行链路最大容量的推导

5.2.4孤立小区环境VSF-OFCDM系统上下行链路容量

5.2.5 VSF-OFCDM系统容量总结

5.3 GSM、WCDMA、VSF-OFCDM容量比较

5.4 VSF-OFCDM系统覆盖

5.4.1下行链路覆盖

5.4.2上行链路覆盖

第六章影响VSF-OFCDM容量、负载和覆盖的因素

6.1影响容量的因素

6.2影响负载的因素

6.3影响覆盖的因素

6.4容量、负载和覆盖三者的关系

6.5小结

第七章结束语

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致 谢