具有雙層系統(tǒng)的分扇區(qū)CDMA小區(qū)上行鏈路容量

l 引 言
碼分多址(CDMA)系統(tǒng)比時分多址(TDMA)系統(tǒng)和頻分多址(FDMA)系統(tǒng)能提供更大容量，但是在某些場合下，如辦公樓、體育場，由于用戶密度太大，CDMA系統(tǒng)也無法同時為更多用戶提供服務(wù)。為了提高CDMA小區(qū)的容量，可以將小區(qū)劃分為多個扇區(qū)，并且通過優(yōu)化系統(tǒng)的參數(shù)提高容量。此外，引入雙層系統(tǒng)到小區(qū)中也是提高容量行之有效的辦法。因此，在分扇區(qū)的小區(qū)之中引入雙層系統(tǒng)，能夠通過提高雙層系統(tǒng)所在扇區(qū)的容量而提高整個系統(tǒng)的容量。由于CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，所以可以忽略噪聲對系統(tǒng)的影響，主要研究用戶問干擾對容量的影響，因此，信干比(SIR)成為容量分析中的一個關(guān)鍵參數(shù)。
不同的用戶受到的干擾不同，通過確定用戶的干擾源可以計算得到信干比，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行蒙特卡洛仿真，并將仿真結(jié)果與普通的CDMA蜂窩模型進(jìn)行比較。

2 系統(tǒng)模型
圖1所示為系統(tǒng)的幾何模型，該模型采用圓形蜂窩替代六角形蜂窩以簡化分析。宏蜂窩被分為三個扇區(qū)，即扇區(qū)I、II和III，宏蜂窩的基站也即中心位于原點(diǎn)處，扇區(qū)I和III之間的邊界與坐標(biāo)橫軸成θ角度。對于微蜂窩，將其中心設(shè)置于坐標(biāo)橫軸上，距離宏蜂窩d1，基站也置于坐標(biāo)橫軸上，距離微蜂窩圓心為x。根據(jù)文獻(xiàn)，信號傳輸模型為：

其中，Pt和Pr分別為發(fā)射功率和接收功率；bp表示斷點(diǎn)，它與基站天線高度hb、移動站天線高度hm及波長λ有關(guān)；d為移動站天線與基站天線間的距離。在斷點(diǎn)內(nèi)，信號能量損耗與基站和移動站之間距離的平方成反比，在斷點(diǎn)外，則與該距離的四次方成反比。
對于該系統(tǒng)模型，還有如下假定：
(1)宏蜂窩半徑為R=10 km，微蜂窩半徑為r=l km。
(2)宏蜂窩與微蜂窩中的用戶都為均勻分布。
(3)宏蜂窩基站天線高度為9 m，微蜂窩基站天線高度為60 m，移動站天線高度為1．5 m，在900 MHz情況下波長為O．33 m。由此可得宏蜂窩的斷點(diǎn)bp=3 393 m，微蜂窩斷點(diǎn)bp=509 m。
(4)在IS一95中，軟切換是CDMA系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為了順利實(shí)現(xiàn)軟切換，必須根據(jù)用戶接收到的來自宏蜂窩與微蜂窩的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度確定一個切換的界限――用戶位于該界限上時，接收到的來自兩個蜂窩的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度相同。

在圖1中，取微蜂窩與坐標(biāo)橫軸兩交點(diǎn)A和B。在A點(diǎn)，接收到來自宏蜂窩的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度為：