3G总研究报告.doc

dong1984

目    次
1 概述        1
2 干扰类型分析        2
3 系统仿真原理        3
3.1 仿真方法        3
3.2 仿真时的系统容量准则        5
3.2.1 上行容量准则        5
3.2.1.1 单运营商容量        5
3.2.1.2 多运营商时的容量（macro-macro）        6
3.2.1.3 多运营商时的容量（macro – micro）        6
3.2.2 下行容量准则        6
3.2.2.1 单运营商容量        7
3.2.2.2 多运营商时的容量（macro-macro）        7
3.2.2.3 多运营商时的容量（macro – micro）        7
4 系统仿真时的传播模型        7
4.1 自由空间的路径损耗        7
4.2 Macro环境衰落模型        7
4.2.1 BS<->MS        7
4.2.2 MS<->MS        8
4.2.3 BS<->BS:        8
4.3 Micro环境衰落模型        8
5 互干扰仿真假设        9
5.1 TD-SCDMA系统参数        9
5.2 WCDMA系统参数        10
5.3 CDMA2000系统参数        11
5.4 PHS系统参数        12
5.5 TD-SCDMA系统智能天线模型        12
5.6 MCL的定义和取值        14
6 研究结论        1
6.1 《3G系统仿真App平台的验证》        1
6.2 《理论分析及FDD/FDD系统仿真》        1
6.2.1 WCDMA对WCDMA系统干扰仿真        1
6.2.1.1 WCDMA单系统的容量        1
6.2.1.2 WCDMA对WCDMA系统        2
6.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰仿真        4
6.2.2.1 单cdma2000系统的容量        4
6.2.2.2 cdma2000系统对cdma2000系统干扰        4
6.2.3 WCDMA和CDMA2000之间的干扰仿真        6
6.2.3.1 WCDMA系统对CDMA2000 1x系统的干扰研究        6
6.2.3.2 CDMA2000 1x系统对WCDMA系统的干扰研究        8
6.2.4 结论        10
6.3 《TDD/TDD系统仿真》        11
6.3.1 单TDD系统的容量        11
6.3.2 双TDD系统在全向天线时的容量        11
6.3.3 智能天线时双TD-SCDMA系统干扰共存研究        12
6.4 《FDD/TDD之间干扰研究报告》        12
6.4.1 WCDMA系统与TD-SCDMA系统之间的干扰分析        12
6.4.1.1 WCDMA系统对TD-SCDMA系统的干扰研究        12
6.4.1.2 TD-SCDMA系统对WCDMA系统的干扰研究        13
6.4.1.3 结论        14
6.4.2 CDMA2000 1x系统与TD-SCDMA系统之间的干扰分析        15
6.4.2.1 CDMA2000移动台对TD-SCDMA系统的干扰        15
6.4.2.2 TD-SCDMA系统对CDMA2000基站的干扰研究        15
6.4.3 结论        17
6.5 PHS与3G系统之间的干扰        1
6.5.1 PHS与WCDMA系统之间的干扰        1
6.5.2 PHS与CDMA2000系统之间的干扰        1
6.5.3 PHS与TD-SCDMA系统之间的干扰        2
7 结论和建议        2

第三代移动通信系统频率使用的研究
----总研究报告


1　概述
本项目主要研究3G系统中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA以及3G各系统与PHS之间的干扰共存问题，主要分为6个分报告，每份研究报告的主要内容如下：
1、        《3G系统仿真App平台的验证》主要是按照3GPP TS25.942提供的方法编写App和仿真，并将大家的仿真结果与3GPP TS25.942中提供的方真结果进行比对，以验证仿真平台的正确性；
2、        《理论分析及FDD/FDD系统仿真》主要就3G系统中WCDMA、CDMA2000 1x和TD-SCDMA等技术进行了简短描述，分析了各单系统运营时的理论容量，进行了WCDMA和WCDMA之间、CDMA2000和CDMA2000之间、WCDMA和CDMA2000之间的干扰共存仿真；
3、        《TDD/TDD系统仿真》主要研究了单系统工作时全向天线、扇区天线和智能天线的系统性能，研究了双TDD系统分别在全向天线和智能天线情况下的干扰共存仿真；
4、        《FDD/TDD系统仿真》主要研究TD-SCDMA和CDMA2000之间以及TD-SCDMA和WCDMA之间的干扰共存及频率使用；
5、        《3G各系统与PHS之间的干扰共存研究》，主要研究PHS和WCDMA之间、PHS和CDMA2000之间以及PHS与TD-SCDMA的干扰分析及频率使用。
6、        《3G频率分配方案报告》，主要根据前五个研究报告，给出不同的频率分配方案。
由于首先需要验证本项目仿真平台的正确性，所以需要提交一个仿真平台验证报告，在具有相同仿真假设和仿真参数设置前提下，本项目仿真平台仿真出来的结果和3GPP相关文献中提交的仿真结果进行比较，验证本项目仿真平台的正确性。
另外，由于TD-SCDMA系统采用了先进的智能天线技术，如何在系统级仿真中建模智能天线技术，也是一个非常关键的问题。智能天线技术的建模和设计对TD-SCDMA系统的性能，以及对TD-SCDMA系统和其他3G或者PHS系统的干扰共存研究来说都是至关重要的。所以在大家输出的仿真结果中专门有一个文档阐述单TD-SCDMA系统性能，研究全向天线和智能天线下的系统性能。
2　干扰类型分析
根据信息产业部无线电管理局《关于第三代公众移动通信系统频率规划问题的通知》（信部无[2002]479号），将1920-1980MHz/2110-2170MHz频段作为FDD的主要使用频段，由WCDMA和CDMA2000共享；1880-1920MHz、2010-2025 MHz频段作为TDD的主要使用频段。这样在1920MHz频段附近就存在WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和PHS等四种不同体制，本报告就是研究这四种不同体制间的相互干扰。所有四种系统的频谱分配如下图所示。

图1　2G/3G移动通信体制频谱分配
根据1920MHz附近频率分配方案，各种双系统之间的干扰情况如下：
1. WCDMA Macro Vs WCDMA Macro
两个不同的WCDMA系统之间存在的干扰类型为：WCDMA1移动台对WCDMA2基站的干扰、WCDMA1基站对WCDMA2移动台的干扰。
2. cdma2000 1x Macro Vs cdma2000 1x Macro
两个不同的cdma2000 1x系统之间存在的干扰类型为：cdma2000 1x 1移动台对cdma2000 1x 2基站的干扰、cdma2000 1x 1基站对cdma2000 1x 2移动台的干扰。
3. CDMA2000 Macro Vs WCDMA Macro
WCDMA系统和CDMA2000系统之间的干扰类型为：CDMA2000基站对WCDMA移动台的干扰、WCDMA基站对CDMA2000移动台的干扰、WCDMA移动台对CDMA2000基站的干扰和CDMA2000移动台对WCDMA基站的干扰等情况。
4. TD-SCDMA Macro Vs WCDMA Macro
WCDMA系统和TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA基站对WCDMA基站的干扰、TD-SCDMA移动台对WCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对TD-SCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对TD_SCDMA移动台的干扰等情况。
5. CDMA2000 Macro Vs TD-SCDMA Macro
CDMA2000系统和TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA基站对CDMA2000基站的干扰、TD-SCDMA移动台对CDMA2000基站的干扰、CDMA2000移动台对TD-SCDMA基站的干扰、CDMA2000移动台对TD_SCDMA移动台的干扰等情况。
6. TD-SCDMA Macro Vs TD-SCDMA Macro
两个TD-SCDMA系统之间的干扰类型为：TD-SCDMA1基站对TD-SCDMA2基站的干扰、TD-SCDMA1移动台对TD-SCDMA2基站的干扰、TD-SCDMA2移动台对TD-SCDMA1基站的干扰、TD-SCDMA1移动台对TD_SCDMA2移动台的干扰等情况。
7. WCDMA Macro Vs PHS Macro
WCDMA系统和PHS系统之间的干扰类型为：PHS基站对WCDMA基站的干扰、PHS移动台对WCDMA基站的干扰、WCDMA移动台对PHS基站的干扰等情况。
8. CDMA 2000 Macro Vs PHS Macro
CDMA 2000系统和PHS系统之间的干扰类型为：PHS基站对CDMA 2000基站的干扰、PHS移动台对CDMA 2000基站的干扰、CDMA 2000移动台对PHS基站的干扰等情况。
9. TD-SCDMA Macro Vs PHS Macro
TD-SCDMA系统和PHS系统之间的干扰类型为： PHS基站对TD-SCDMA基站的干扰、PHS基站对TD-SCDMA移动台的干扰、PHS移动台对TD-SCDMA基站的干扰、PHS移动台对TD-SCDMA移动台的干扰、TD-SCDMA移动台对PHS基站的干扰、TD-SCDMA移动台对PHS移动台、TD-SCDMA基站对PHS基站的干扰以及TD-SCDMA基站对PHS移动台的干扰等情况。
上述九种场景的干扰分析总结了各种系统之间的干扰类型。如果考虑Macro/Micro蜂窝系统，实际的干扰类型还会更多。
3　系统仿真原理
3.1　仿真环境
本仿真平台采用了图2的仿真环境，总共有64个无方向性天线的蜂窝小区，数据统计只在其中的16个小区进行。蜂窝的半径为500米、1000米、1500米获3000米。分别研究了三种不同的情景：
•　        共基站：两个运营商的蜂窝基站的偏移为 0 米或距离很近；
•　        较差的情况：两个运营商的蜂窝基站的偏移为R/2米（R为小区半径）；
•　        最差的情况：两个运营商的蜂窝基站的偏移为R。
本研究报告主要基于宏蜂窝的全向小区结构。

图2　Macro 蜂窝的应用环境
3.2　仿真方法
根据3GPP TS25.942，在系统仿真时采用静态仿真方法。静态仿真不仿真用户的移动性，另外在连续的仿真步骤之间也没有关联关系。典型的静态仿真方法如下：
1、在仿真网络环境中的随机放置移动用户，放置的移动用户数量取决于需要仿真的系统负载。
2、根据移动台接收到的信号电平（或者其他标准）为每个移动用户选择所服务的基站。
3、实行必要的无线资源管理（RRM）算法，例如资源分配，功率控制，负载控制，资源重分配等。
4、重复实行步骤3（不包括资源分配操作），以便无线资源管理算法能够使得网络中所用移动台和基站能够稳定工作。
5、收集统计资料（载波干扰比（C/I）、误码率（BER）、块误码率（BLER）、系统吞吐量等）。
6、重复步骤1-5（一般为几千次）以得到足够的统计平均结果。
每个仿真包括多次静态抓拍（snapshot），要很多个抓拍的原因是来模拟在网络中移动台各种位置的可能性，在每一步中考虑一种移动台放置的可能性。一次静态抓拍(snapshot) 包含移动台的放置，路径损耗的计算、接入、切换、功率控制和数据统计。具体如下：
•在每次仿真开始时，根据不同要求生成仿真环境，设置仿真基站。
•在每次静态抓拍开始时，移动台随机分布在预定义的仿真环境中或自定义确定移动台的位置。
•放置了移动台以后，计算各个移动台和基站间的路径损耗，加上对数正态阴影衰落并储存在G矩阵（增益矩阵）中。距离的衰减和对数衰落在每个snapshot的实行中保持恒定。
•根据无线资源管理算法使每个移动台接入相应的基站，并且进行资源分配，即实行接入控制机制。
•用户接入系统后，如果是FDD模式，判断是否处于软切换状态，如果是，实行软切换所带来的宏分集增益操作。
•接着开始一个稳定的周期（功率控制循环）。在这个稳定的周期中，功控实行一定长的时间来使使用的功率来达到所需要的质量的功率。在功控循环中增益矩阵保持不变。在功控的循环中足够的功控次数为大与150。同时还可以实行负载控制机制，进行资源的重分配，以便系统性能更好。
•在功控循环结束时，统计各种需要的数据。当测试到的Eb/N0小于目标(Eb/N0-0.5)dB时，则认为用户处于掉线状态；当测试到的Eb/N0大于目标(Eb/N0-0.5)dB时，则认为用户处于满意状态。
当一次静态抓拍(snapshot)结束时， 移动台被重新分配给系统，并重新实行上面的过程。在一次仿真中，要运行足够的静态抓拍来达到局部的平均SIR的值。Eb/N0的值等于所测量的C/I乘以处理增益。
3.3　仿真时的系统容量准则
3.3.1　上行容量准则
3.3.1.1　单运营商容量
单运营商的上行容量可根据热噪声升高6dB来估算。CDMA系统的噪声升高6dB相当于极限容量的75%。
仿真开始时，先用预定义用户的数量来运行，在接收端测量平均噪声的增加量，如果平均噪声的增加量低于6dB，增加用户数量直到平均噪声的增加量达到6dB为止。这个相应于热噪声升高6dB的用户数定义为单系统容量。
对于TD-SCDMA系统来说，上行链路采用了多用户检测技术，另外每时隙内支撑的用户数不是很多，所以不能简单的采用噪声提升6dB的准则进行容量的估算。在本项目中假定：当用户满意率为95%时得到的系统容量假设为系统的极限容量，此极限容量的75%则设置为单系统正常工作时的系统容量。
3.3.1.2　多运营商时的容量（macro-macro）
和单运营商一样，多运营商的上行容量也根据热噪声升高6dB来估算；仿真开始时，先用预定义用户的数量来运行，在接收端测量平均噪声的增加量，如果低于6dB，增加用户数量直到平均噪声的增加量达到6dB为止。这个相应于热噪声升高6dB的用户数定义为多系统容量。
对于给定的ACIR值，可根据所得到的单运营商容量与多运营商容量比较，可得出由于第二个运营商带来的容量损失。
3.3.1.3　多运营商时的容量（macro – micro）
如果系统内的用户数量变化，则宏蜂窝层的噪声升高和微蜂窝层的噪声升高可能不同。建议用下面的方法选择容量。
1、先运行一个系统仿真（做多次静态抓拍），任意布置宏蜂窝层和微蜂窝层用户的数量；
2、测量此系统的负载；
3、再运行另一个系统仿真（做多次静态抓拍），增加（如宏蜂窝或微蜂窝）小区层内的用户数量，使噪声的升高低于特定层的阈值，减少（微蜂窝或宏蜂窝）小区层内的用户数量，使噪声的升高高于特定层的阈值等等；
4、重复运行步骤1和2，直到两个层的噪声升高都分别等于其特定层的阈值；
5、当每层都达到平均噪声升高阈值后，就分别得到宏蜂窝和微蜂窝的用户数量，并和单运营商时所获得的容量比较。
和噪声升提高阈值有关的研究方法有两种选项：其一为宏蜂窝层的噪声升高阈值等于6dB，而微蜂窝层的噪声升高阈值设定为20dB。噪声升高是宏蜂窝层和微蜂窝层共同干扰的结果。微蜂窝层和宏蜂窝层相互作用，例如微蜂窝层的干扰对宏蜂窝层有影响；其二为微蜂窝层和宏蜂窝层的噪声升高阈值都设定为6dB，但微蜂窝灵敏度降14dB。
3.3.2　下行容量准则
3.3.2.1　单运营商容量
单运营商时下行用户容量定义为95%的用户满意时，系统所支撑的容量。下行仿真时，要使95%用户的Eb/No至少等于目标Eb/No-0.5dB，测量并记下此时用户的数量。
3.3.2.2　多运营商时的容量（macro-macro）
多运营商情况时，网络的下行容量定义为95%的用户满意时，系统所支撑的容量。对于给定的ACIR值，测量多运营商时的容量并和单运营商时的容量比较，可得出系统的容量损失。
3.3.2.3　多运营商时的容量（macro – micro）
仿真方法和上行情况时的相同。
4　系统仿真时的传播模型
仿真衰落模型主要由单运营商下的几种基本的衰落模型组成。
4.1　自由空间的路径损耗

其中，d表示间隔距离（m），f是载波频率（MHz）。该模型适用于短距离（几十米以内）传播的情况。考虑到工作频率为1920MHz，公式简化为:
L＝20lg (R)+38.12
其中距离R的单位为米。
各种情况下计算出的路径损耗均不应该小于自由空间的路径损耗，如果小于自由空间路径损耗的话，应该强制其为自由空间的路径损耗值。
4.2　Macro环境衰落模型
4.2.1　 BS<->MS
这个模型应用在城市或郊区的环境，这些环境中建筑物有相似的高度，没有突出的高度。

其中  =  ;  = ;  = ;  是发射和接收间的距离；  是波长；h 是建筑物的平均高度；  是移动台的高度； 是基站的高度；   = h - hm 是建筑物的平均高度与移动台的高度的差。 是移动台与反射边缘的水平距离； =hb – h 是建筑物的平均高度与基站的高度的差。 是各排建筑物的距离。
考虑到载波频率为2000MHz，基站的天线的高度为15米，公式变为：
LMS-BS = 37.6lg (R)+15.3
4.2.2　 MS<->MS
MS到MS传播模型是根据基于Xia公式中的室外的宏模型。

其中  =  ;  = ;  = ;  是发射和接收间的距离；  是波长；h 是建筑物的平均高度；  是移动台的高度； 是基站的高度；   = h - hm 是建筑物的平均高度与移动台的高度的差。 是移动台与反射边缘的水平距离； =hb – h 是建筑物的平均高度与基站的高度的差。 是各排建筑物的距离。
其中的典型值为：  =10.5m， =15m，  =80，  =-5， f=1920MHz， 公式将变为如下：
Lms-ms = 40lg(R)+55.78
4.2.3　BS<->BS:
BS-BS的传播模型如下：


其中R为发射机与接收机之间的距离，单位为米；htx和hrx分别为发射机和接收机的天线高度（高出反射面部分，分别取6米），单位：米；为波长，单位：米
4.3　Micro环境衰落模型
Micro环境中，MS<->MS，BS<->MS，BS<->BS，均使用同一种损耗模型。
这个模型是通过一个Manhattan结构的环境来评估城市环境的频谱效率。
这个建议的模型是个递归模型，这个模型中计算了 LOS和NLOS的各段。在Manhattan结构的环境中找出间于接收机与发送机最小的路径损耗。
5　互干扰仿真假设
5.1　TD-SCDMA系统参数
参数        上行链路        下行链路
仿真类型        Snapshot（>=800次）        Snapshot（>=800次）
传输参数               
MCL (全向天线：包括天线增益)        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB
MCL (智能天线：包括天线增益)        BS—MS：81dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB        BS—MS：81dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB
接收天线增益(包括损耗)        单根天线增益：11 dB
智能天线赋形增益：7 dB        0 dBi
发射天线增益(包括损耗)        0 dBi        单根天线增益：11 dB
智能天线赋形增益：7 dB
对数正态衰落(dB)        BS—BS： 0(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0(LOS) 10(NLOS)        BS—BS： 0dB(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0dB(LOS) 10(NLOS)
参考灵敏度电平        -110dBm        -108dBm
功控模式        基于C/I        基于C/I
功控步长        perfect PC        Perfect PC
功控误差        0 %        0 %
Outage条件        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB
噪声参数               
噪声指数        7        9
噪声功率        -106 dBm        -104 dBm
发射功率                
基站最大发射功率                基站最大发射功率：25+9=34dBm
每码道最大发射功率：34-12=22dBm
每用户最大发射功率根据码道数确定
终端最大发射功率        21 dBm       
功率控制范围        70 dB        30 dB
用户分布        根据面积随机均匀分布        根据面积随机均匀分布
干扰处理方法               
MUD        On 0.78（小区内干扰为原来的0.22倍）        On 0.8（小区内干扰为原来的0.2倍）
非正交因子        0        0
智能天线        On        On
Min. CIR for 12.2kbps speech        -2.5 dB        -2.5dB

5.2　WCDMA系统参数
参数        上行链路        下行链路
仿真类型        Snapshot（>=800次）        Snapshot（>=800次）
传输参数               
MCL (全向天线：包括天线增益)        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB
路径损耗 (TD-SCDMA智能天线：不包括天线增益)        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB
接收天线增益(包括损耗)        11 dBi        0 dBi
发射天线增益(包括损耗)        0 dBi        11 dBi
对数正态衰落        BS—BS： 0(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0(LOS) 10(NLOS)        BS—BS： 0dB(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0dB(LOS) 10(NLOS)
参考灵敏度电平        -121dBm        -117dBm
功控模式        基于C/I        基于C/I
功控步长        perfect PC        Perfect PC
功控误差        0 %        0 %
掉话条件        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB
噪声参数               
噪声指数        5        9
噪声功率        -103 dBm        -99 dBm
发射功率                
基站最大发射功率                单天线总最大发射功率:43dBm
单天线每用户最大发射功率:30dBm
最小发射功率        -49dBm        13dBm
语音业务的终端最大发射功率        21 dBm       
用户分布        根据面积随机均匀分布        根据面积随机均匀分布
干扰处理方法               
MUD        off        N/A
非正交因子        N/A        Macro 0.4
Micro 0.06
Pico 0.06
智能天线        off        Off
Min. CIR for 12.2kbps speech        -18.9dB(验证平台：-20.7)        -17.1dB(验证平台：-18.9)

5.3　CDMA2000系统参数
参数        上行链路        下行链路
仿真类型        Snapshot（>=800次）        Snapshot（>=800次）
传输参数               
MCL (全向天线：包括天线增益)        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB        BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB
路径损耗 (TD-SCDMA智能天线：不包括天线增益)        BS—MS：81dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB        BS—MS：81dB
MS—MS：40dB
BS—BS：70dB
接收天线增益(包括损耗)        11 dBi        0 dBi
发射天线增益(包括损耗)        0 dBi        11 dBi
对数正态衰落        BS—BS： 0(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0(LOS) 10(NLOS)        BS—BS： 0dB(LOS) 10(NLOS)
BS—MS：10
MS—MS：0dB(LOS) 10(NLOS)
功控模式        基于C/I        基于C/I
功控步长        perfect PC        Perfect PC
功控误差        0 %        0 %
掉话条件        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB        C/I没有达到C/I目标值–0.5 dB
噪声参数               
噪声功率        -108 dBm         -104 dBm
发射功率                
基站最大发射功率                单天线每用户最大发射功率:30dBm
单天线总最大发射功率:43dBm
语音业务的终端最大发射功率        21 dBm       
最小发射功率        -49dBm        6dBm
用户分布        根据面积随机均匀分布        根据面积随机均匀分布
干扰处理方法               
MUD        off        N/A
非正交因子        N/A（小区内干扰为原来的1倍）        Macro 0.4
Micro 0.06
Pico 0.06
智能天线        Off        Off
Min. CIR for 9.6kbps speech        -16dB        -15.3dB

5.4　PHS系统参数
基站发射功率（峰值）        4000mW（平均功率为500mW）        80mW（平均功率为10mW）
天线增益        9 dBi        0 dBi   (body loss)
分集增益        发射：3 dBi，  接收 ：9 dBi        0 dBi
所需的C/I比        10dB        19dB
邻道泄漏功率        2*△f    <800nW
3*△f    <250nW       
杂散发射        在1893.5-1919.6MHz以内，<250 nW/300kHz
以上频带以外，<2.5μW/MHz       
占用带宽        288kHz        288kHz
接收机灵敏度        <16dBμ    （-97dBm,1*10-2）       
接收机信号范围        16∽80dBμ （-97∽-33dBm）？       
邻道选择性        2*△f： 〉50Db       
载波侦听电平        1级：26dBμ
2级：44dBμ       


5.5　TD-SCDMA系统智能天线模型
本次仿真主要仿真宏小区场景，宏小区下考虑TD-SCDMA系统，智能天线为必选项。
通常情况下，赋形增益值在6-9（dB）之间，下面给出智能天线波束赋形图，最大赋形增益为7dB。

图3　智能天线波束赋形图
对应的0-360度增益值为：
gain =
{2.9678,2.8848,2.7727,2.6313,2.4599,2.2580,2.0248,1.7592,1.4602,1.1265,0.7564,0.3480,-0.1006,-0.5921,-1.1294,-1.7157,-2.3549,-3.0515,-3.8104,-4.6371,-5.5375,-6.5169,-7.5789,-8.7225,-9.9355,-11.1831,-12.3890,-13.4184,-14.0944,-14.2867,-14.0159,-13.4355,-12.7190,-11.9885,-11.3099,-10.7127,-10.2071,-9.7942,-9.4708,-9.2326,-9.0748,-8.9926,-8.9809,-9.0346,-9.1474,-9.3113,-9.5156,-9.7455,-9.9810,-10.1953,-10.3563,-10.4289,-10.3813,-10.1935,-9.8634,-9.4068,-8.8524,-8.2333,-7.5808,-6.9200,-6.2699,-5.6432,-5.0486,-4.4911,-3.9735,-3.4973,-3.0628,-2.6700,-2.3184,-2.0074,-1.7364,-1.5047,-1.3119,-1.1576,-1.0415,-0.9636,-0.9241,-0.9232,-0.9616,-1.0402,-1.1600,-1.3228,-1.5304,-1.7854,-2.0908,-2.4506,-2.8698,-3.3545,-3.9129,-4.5551,-5.2951,-6.1513,-7.1498,-8.3282,-9.7440,-11.4919,-13.7428,-16.8588,-21.8554,-34.9483,-26.5517,-19.1117,-15.1683,-12.4828,-10.4559,-8.8378,-7.5004,-6.3693,-5.3971,-4.5522,-3.8122,-3.1610,-2.5862,-2.0787,-1.6310,-1.2375,-0.8937,-0.5959,-0.3411,-0.1272,0.0476,0.1848,0.2853,0.3497,0.3784,0.3712,0.3279,0.2479,0.1302,-0.0266,-0.2241,-0.4646,-0.7507,-1.0857,-1.4736,-1.9191,-2.4278,-3.0062,-3.6617,-4.4023,-5.2353,-6.1641,-7.1819,-8.2563,-9.3002,-10.1365,-10.5106,-10.2403,-9.3919,-8.2106,-6.9215,-5.6532,-4.4612,-3.3625,-2.3573,-1.4395,-0.6010,0.1662,0.8694,1.5149,2.1082,2.6541,3.1565,3.6187,4.0438,4.4341,4.7918,5.1187,5.4163,5.6859,5.9287,6.1456,6.3375,6.5049,6.6485,6.7686,6.8657,6.9399,6.9915,7.0204,7.0266,7.0102,6.9707,6.9081,6.8219,6.7116,6.5768,6.4166,6.2303,6.0170,5.7755,5.5045,5.2025,4.8677,4.4980,4.0908,3.6433,3.1519,2.6124,2.0194,1.3666,0.6458,-0.1532,-1.0439,-2.0444,-3.1795,-4.4848,-6.0135,-7.8514,-10.1479,-13.1990,-17.7072,-25.3087,-23.2810,-16.8014,-13.0070,-10.4305,-8.5145,-7.0122,-5.7946,-4.7860,-3.9386,-3.2201,-2.6078,-2.0853,-1.6402,-1.2630,-0.9465,-0.6848,-0.4735,-0.3090,-0.1883,-0.1093,-0.0703,-0.0701,-0.1078,-0.1831,-0.2959,-0.4465,-0.6357,-0.8646,-1.1348,-1.4485,-1.8085,-2.2181,-2.6818,-3.2051,-3.7949,-4.4600,-5.2115,-6.0637,-7.0354,-8.1505,-9.4401,-10.9407,-12.6844,-14.6475,-16.5669,-17.6065,-16.9213,-15.0967,-13.0937,-11.2820,-9.7169,-8.3723,-7.2111,-6.2009,-5.3161,-4.5371,-3.8486,-3.2389,-2.6987,-2.2205,-1.7987,-1.4283,-1.1056,-0.8275,-0.5912,-0.3949,-0.2368,-0.1155,-0.0299,0.0207,0.0372,0.0198,-0.0311,-0.1153,-0.2328,-0.3838,-0.5683,-0.7866,-1.0391,-1.3260,-1.6478,-2.0046,-2.3967,-2.8240,-3.2863,-3.7826,-4.3115,-4.8707,-5.4565,-6.0638,-6.6854,-7.3121,-7.9323,-8.5326,-9.0992,-9.6191,-10.0831,-10.4880,-10.8379,-11.1444,-11.4256,-11.7038,-12.0039,-12.3526,-12.7777,-13.3102,-13.9867,-14.8545,-15.9805,-17.4680,-19.4905,-22.3509,-26.3471,-28.2848,-23.8735,-19.6014,-16.4091,-13.9201,-11.8898,-10.1788,-8.7036,-7.4106,-6.2635,-5.2369,-4.3121,-3.4749,-2.7144,-2.0222,-1.3913,-0.8162,-0.2923,0.1844,0.6169,1.0081,1.3601,1.6750,1.9544,2.1998,2.4124,2.5931,2.7429,2.8625,2.9523,3.0130,3.0447,3.0477,3.0221}
该方向图中，波束对准180度。
智能天线的使用方法：
用波束对准单用户，计算其他用户和该用户之间的夹角，然后查表得到赋形增益值，然后累积计算干扰。
使用智能天线系统接收功率计算公式：
1)        下行：终端接收功率 = 基站8天线总发射总功率 + 基站单天线增益 + 智能天线赋形增益-（路径损耗+阴影衰落）+ 终端天线增益;
2)        上行：基站接收功率 = 终端发射功率 + 终端单天线增益 -（路径损耗+阴影衰落）+ 智能天线赋形增益 + 基站单天线增益
3)        基站对基站：基站接收功率 = 基站8天线总发射总功率 + 基站单天线增益 + 智能天线赋形增益-（路径损耗+阴影衰落）+ 智能天线赋形增益 + 基站单天线增益
5.6　MCL的定义和取值
MCL的定义如下：发射端天线接头处到收端天线接头处功率损耗的最小值，包括了发端和收端天线的增益。采用智能天线时，两智能天线基站之间的MCL指发端多个功率放大器的输出功率之和与收端多个天线收到的功率之和之间的损耗最小值，包括天线发端和收端的天线增益和赋形增益；终端和基站之间的最小耦合损耗指当智能天线对准赋形用户时，发端到收端之间的功率损耗的最小值，包括收发端天线增益和赋形增益。各项取值如前面表格中定义
BS—MS：70dB
MS—MS：40dB
BS—BS：45dB或40米。
例：当TD-SCDMA系统基站A和WCDMA系统基站B共站时，
B基站接收功率 = A基站8天线总发射总功率 – MCLBS-BS
当两个TD-SCDMA系统基站A和B共站时，
B基站接收功率 = A基站8天线总发射总功率 - MCLBS-BS
注：关于采用智能天线后BS-BS之间的MCL取值，经大唐移动测试，当两天线空间上下垂直放置相隔1米时，损耗在45dB左右。而水平放置相隔约1米时，损耗为22dB左右(没有赋形时)。可见，水平放置而且很近的天线，可以用自由空间损耗减去天线增益以及赋形增益的方法计算其损耗，如水平放置相隔1米损耗计算公式为：
38（自由空间损耗） -  8（发端和收端天线增益）*2 = 22dB。和测试结果吻合。
所以，垂直隔离d米时的MCL计算公式为：
                MCL = 45 + 20*log10(d)
          水平放置时，由于处于远场区，仍采用自由空间损耗模型。