ITU-R INFORME M 2031 SPANISH-2003 Compatibility between WCDMA 1800 downlink and GSM 1900 uplink《宽带码分多址1800向下链路和全球移动通信系统1900向上链路之间的兼容性》.pdf

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1、 I. UIT-R M.2031 1 INFORME UIT-R M.2031 Compatibilidad entre enlaces descendentes del sistema WCDMA 1800 y enlaces ascendentes del sistema GSM 1900 (Cuestin UIT-R 229/8) (2003) 1 Introduccin 1.1 Introduccin y esquema bsico del Informe En este Informe se analiza la compatibilidad de la coexistencia r

2、adioelctrica entre un sistema WCDMA (AMDC de banda ancha) desplegado en la banda de 1 800 MHz (WCDMA 1800) y un sistema GSM desplegado en la banda de PCS 1900 (GSM 1900), concretamente en bandas adya-centes y con sentidos dplex inversos. El objetivo es determinar mediante clculos determinsticos y si

3、mulaciones de Monte Carlo la banda de guarda que es necesaria para proteger los dos servicios adyacentes de la interferencia mutua. Los clculos determinsticos se han aplicado a los escenarios de interferencia entre estaciones base (BS-BS). Las simulaciones de Monte Carlo se han aplicado a escenarios

4、 de interferencia entre estaciones mviles (MS-MS) y entre estaciones base (BS-BS). Este Informe se organiza de la forma siguiente: en el 2 se exponen los supuestos relativos al escenario de interferencia entre estaciones base BS-BS. En el 3 se analiza el impacto de la interfe-rencia procedente de un

5、a estacin base WCDMA 1800 sobre los enlaces ascendentes del GSM 1900 mediante clculos determinsticos, mientras que en el 4 se presentan los resultados de las simulaciones de Monte Carlo de los escenarios MS-MS y BS-BS. En el Apndice 1 se resume la metodologa y los supuestos especficos de las simulac

6、iones de Monte Carlo. 1.2 Antecedentes La fase 1 de la evolucin de sistemas de comunicacin personal (PCS) se caracteriza por la introduccin de tecnologas IMT-2000 en las bandas 1 710-1 755 MHz/1 800-1 845 MHz. La atribucin propuesta incluye una banda de guarda de 5 MHz entre la banda del enlace desc

7、endente del sistema WCDMA 1800 y la banda del enlace ascendente del PCS 1900, tal como se muestra en la Fig. 1. Rap 2031-011 700 1 750 1 800 1 850 1 900 MHzFase 1PCS-BTx MS TxBSTx MSPCSFIGURA 1Fase 1 analizada de la evolucin del sistema PCSTx: transmisin2 I. UIT-R M.2031 En este Informe se considera

8、 la interferencia que puede producir un sistema WCDMA 1800 (cuyas especificaciones an no se han finalizado) sobre un sistema GSM 1900 existente cuando se consi-deran varias disposiciones de frecuencias en la banda 1 710-1 990 MHz, por ejemplo, en la frontera espectral a 1 850 MHz, que se identifica

9、como BG (banda de guarda) en la Fig. 2. Rap 2031-021 850 MHzFIGURA 2Enlace descendente WCDMA 1800 yenlace ascendente GSM 1900GSMBGWCDMANtese que el caso elegido es el del sistema GSM 1900, pero tambin existen otras tecnologas en las bandas PCS, tales como IS-95 y TDMA (AMDT) (IS-136), en las que se

10、dan situaciones similares de interferencia potencial. Esta situacin de comparticin se produce si se atribuyen las bandas de WCDMA 1800 y PCS 1900 en la misma zona geogrfica. Ello da lugar a una potencial interferencia entre estaciones mviles (MS-MS) y entre estaciones base (BS-BS). Los clculos deter

11、minsticos (anlisis del caso peor) y las simulaciones de Monte Carlo son dos metodologas complementarias. Los clculos determinsticos consideran los valores correspon-dientes al caso peor de los parmetros del sistema, mientras que los enfoques estadsticos como las simulaciones de Monte Carlo proporcio

12、nan una estimacin de la probabilidad con la que ocurrir dicho caso peor. La utilizacin de la metodologa de Monte Carlo para el anlisis de la coexistencia de sistemas radioelctricos ha sido aprobada y recomendada por el Comit de Comunicaciones Electrnicas de la CEPT (ECC, Electronic Communications Co

13、mmittee)1, el Informe UIT-R SM.2028 y el proyecto de asociacin tercera generacin 3GPP2. Se ha utilizado la metodologa de Monte Carlo del 3GPP para analizar la banda de guarda necesaria entre las bandas WCDMA 1800 y PCS 1900. En este Informe se analizan y se informa de los resultados de simulaciones

14、en entornos de macro clulas. La metodologa de simulacin y los supuestos conexos se describen con detalle en el Apndice 1. 2 Supuestos para el escenario de interferencia entre estaciones base BS-BS En el Cuadro 1 se resumen los supuestos adoptados en el anlisis. Este punto tiene tambin por objetivo c

15、larificar las relaciones existentes entre los parmetros de separacin entre portadoras y la banda de guarda. 1CEPT ECC Report 68, downloadable from ERO website http:/www.ero.dk/. 2RF System Scenarios 3GPP TR 25.942 v2.3.1. I. UIT-R M.2031 3 CUADRO 1 Supuestos de los clculos determinsticos y de las si

16、mulaciones de Monte Carlo En la Fig. 3 se representa la separacin entre portadoras WCDMA y portadoras GSM cuando no se incluye una banda de guarda entre las atribuciones a WCDMA y a GSM. Como consecuencia de ello, existe la relacin lineal siguiente entre la banda de guarda y la separacin entre las p

17、ortadoras: Banda de guarda = separacin entre portadoras 2,8 MHz Rap 2031-03FIGURA 3Anchura de banda atribuida de 5 MHz. Separacin entre portadoras de 2,8 MHz*Canal de 5 MHz3.84 MHz WCDMARejilla de 200 kHzBloque ms cercano2,8 MHz2,4 MHz2,6 MHz400 kHzGSMBorde de la banda* Carrier to carrier spacing fo

18、r UMTS-1800 Motorola 3GPP TSG RAN WG4 R4-1800AH 0112 1800/1900 ad hoc meeting, Seattle, Estados Unidos de Amrica, 2-3 de mayo de 2001. 3UTRA (BS) FDD; Radio Transmission and Reception 3GPP TS 25.104 v3.4.0. 4Results of UMTS1800/GSM Co-existence Simulations (Uplink) 3GPP TSG RAN WG4 Ericsson TSG R4 N

19、o. 15 (01) 0344 febrero de 2001. This contains the UMTS 1800 simulation assumptions agreed within 3GPP RAN WG4. Clculos determinsticos Simulaciones de Monte Carlo Potencia de Tx de la estacin de base WCDMA 1800 (dBm) 43 43 60 dB (separacin entre portadoras = 5 MHz)363,7 dB (banda de guarda = 5 MHz)3

20、La relacin de potencia de fuga del canal adyacente (ACLR) de la estacin de base WCDMA 1800 72 dB (separacin entre portadoras =10 MHz)381 dB (banda de guarda = 10 MHz)3Ganancia en Tx de la antena de la estacin de base WCDMA 1800 (dBi) 14 114Ganancia en recepcin (Rx) de la antena de la estacin de base

21、 GSM 1900 (dBi) 12 114Sensibilidad de la transceptora-estacin de base (BTS) GSM 1900 (dBm) 104 1074Potencia de Rx de GSM (dBm) 101 No determinstico simulado C/I objetivo (enlace ascendente GSM 1900) (dB) 9 64Modelo de propagacin BS-BS Visibilidad directa (LoS) de doble pendiente (vase el 3) Espacio

22、libre (vase el Apndice 1) 4 I. UIT-R M.2031 3 Clculos determinsticos En el estudio que sigue se analiza la interferencia potencial de las transmisiones del enlace descendente WCDMA sobre la recepcin del enlace ascendente GSM para un conjunto de estaciones base ubicadas sobre tejados. En este punto s

23、lo se considera la transmisin fuera de banda de WCDMA, es decir, se considera que el transmisor de la estacin base WCDMA es el factor que limita la calidad de funcionamiento. Obsrvese que son necesarios estudios similares para el sentido contrario y en el que se vean involucrados los terminales. Se

24、supone que existe LoS entre estaciones base y, en consecuencia, se utiliza el modelo de propagacin LoS de doble pendiente. Se supone una frecuencia portadora de aproximadamente 2 GHz, la prdida de trayecto se calcula de la forma siguiente: +=breakbreakbreakLoSdddddddLpara)(log40)(log205,381para)(log

25、205,38101010Si la altura de la estacin base sobre la superficie reflectante es de 6 m (altura de la estacin = base 30 m, altura media de los edificios 24 m), el punto de inflexin, dbreak, est a 960 m (dbreak= 4 htx hrx/). 3.1 Interferencia de canal adyacente La interferencia de canal adyacente (ACI

26、) se calcula como: convBWLGGACLRPACIxrAxtAxt_,+= dBm donde: Ptx: potencia de salida de la estacin de base WCDMA ACLR : relacin de potencia de fuga del canal adyacente GA,txy GA,rx: ganancias de las antenas transmisora y receptora respectivamente L : prdida de trayecto BW_conv : factor de conversin d

27、e la anchura de banda. 3.2 Prdida de acoplamiento mnima Dado un valor mximo de la ACImx, se puede calcular la prdida de trayecto mnima requerida, Lmn, que se denomina prdida de acoplamiento mnima (MCL). mxxrAxtAxtmnACIconvBWGGACLRPL += _,dB 3.3 Distancia de separacin mnima El modelo de propagacin pe

28、rmite convertir la prdida de trayecto mnima en una distancia de separacin mnima (MSD). Suponiendo que la interferencia de canal adyacente no supere el umbral de ruido en el nivel de sensibilidad, el valor de ACImxpuede fijarse como: GSMxrmxICSACI = dBm donde: Srx: nivel de sensibilidad GSM :GSMICrel

29、acin portadora/interferencia de GSM. I. UIT-R M.2031 5 Dados los valores de los parmetros identificados a continuacin la prdida de trayecto y la distancia de separacin mnimas requeridas se reflejan en el Cuadro 2. Ptx= 43 dBm ACLR = 46/58 dB para una separacin entre portadoras de 5/10 MHz ( f ) GA,t

30、x= 14 dB GA,rx= 12 dB Srx= 104 dBm C/IGSM= 9 dB BW_conv = 5 MHz/200 kHz = 14 dB. CUADRO 2 Prdida de trayecto y distancia de separacin mnimas requeridas entre estaciones base WCDMA 1800 y GSM 1900 4 Simulaciones de Monte Carlo 4.1 Interferencia entre estaciones base BS-BS 4.1.1 Coubicacin de estacion

31、es base Las simulaciones de Monte Carlo se han realizado asumiendo el valor MCL entre estaciones base BS-BS de 30 dB que establecen las especificaciones 3GPP (incluyendo las ganancias de las antenas)2, y un nivel de emisiones no deseadas procedentes de la estacin base WCDMA que cumple las actuales e

32、specificaciones 3GPP3. La Fig. 4 muestra que la interferencia de las estaciones base WCDMA causa ms del 90% de las interrupciones en el enlace ascendente GSM cuando la banda de guarda es de 5 MHz. Esta degradacin puede limitarse teniendo en cuenta valores ms realistas de los parmetros siguientes: la

33、 prdida de acoplamiento mnima entre estaciones base BS-BS; el nivel de emisiones no deseadas de las estaciones base WCDMA; el valor de la banda de guarda entre las bandas WCDMA 1800 y PCS 1900. Tambin se ha analizado qu ocurre si se desplaza la posicin geogrfica de las estaciones base (vase el 4.1.2

34、). f / banda de guarda (MHz) 5/2,2 10/7,2 Prdida de trayecto mnima, Lmn(dB) 122 110 MSD (m) 3 790 1 900 6 I. UIT-R M.2031 4.1.1.1 Efecto de la prdida de acoplamiento mnima entre las estaciones base BS-BS sobre las interrupciones en un sistema GSM Se ha analizado el efecto de la prdida de acoplamient

35、o mnima entre el sistema WCDMA y las antenas de las estaciones GSM, sobre la prdida de capacidad del sistema GSM. Dado que el valor de MCL de 30 dB que se especifica en 3GPP TS 25.104 es un valor que refleja el caso peor, en este estudio se han considerado valores superiores de MCL5. En la Fig. 4 se

36、 presentan los resultados para valores de MCL de 40 dB, 50 dB y 60 dB. Se ha podido comprobar que cuando se dispone de una banda de guarda de 5 MHz, la prdida de capacidad del sistema GSM se puede reducir hasta un nivel de aproximadamente el 6% si se considera un valor de MCL de 60 dB. Rap 2031-0410

37、09080706050403020100FIGURA 4Interrupcin en un sistema GSM para el nivel de emisiones no deseadas 3GPP*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dBMCL = 60 dB2,5 7,551015Nivelde interrupcionesen laestacinbaseGSM (%)Banda de guarda (MHz)* Vase la Nota de pie de pgina3.4.1.1.2 Efecto de las emisiones no deseadas

38、de una estacin base WCDMA sobre las interrupciones en un sistema GSM Se han realizado el mismo conjunto de simulaciones de Monte Carlo para el supuesto de un nivel inferior de emisiones no deseadas de la estacin base WCDMA (se han aadido mrgenes de 10 dB y de 20 dB al nivel de emisiones no deseadas

39、3GPP para tener en cuenta filtrado adicional en el transmisor de la estacin base WCDMA para un desplazamiento de frecuencia mayor que 7,8 MHz). En la Fig. 5 (margen de 10 dB) y en la Fig. 6 (margen de 20 dB) se representa el nivel de interrup-ciones para valores de MCL de 30 dB (especificaciones 3GP

40、P), 40 dB y 50 dB. Los resultados muestran que para una banda de guarda de 5 MHz entre las bandas de GSM y WCDMA que se explotan con sentidos dplex inversos, el nivel de interrupciones GSM es menor del 5% para un margen de 10 dB y para MCL igual o superior a 50 dB. Cuando se aplica un margen de 20 d

41、B, es suficiente un valor de MCL de 40 dB para reducir la interrupcin del sistema GSM a niveles por debajo del 5%. 5Antenna-to-antenna Isolation Measurements 3GPP TSG RAN WG4 Allgon TSG R4 No. 8 (99)631 octubre de 1999. I. UIT-R M.2031 7 Rap 2031-051009080706050403020100FIGURA 5Interrupciones en un

42、sistema GSM para niveles de emisiones no deseadas de laestacin base WCDMA 10 dB inferiores a las especificaciones 3GPPy desplazamientos de frecuencia superiores a 7,8 MHz*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dB2,5 7,551Nivelde interrupcionesen laestacinbaseGSM (%)Banda de guarda (MHz)* Vase la Nota de pie

43、 de pgina3.Comparadas con la Fig. 4, las Figs. 5 y 6 muestran que la MCL y el filtrado adicional en la estacin base WCDMA tienen un efecto cuantitativo equivalente sobre las interrupciones del enlace ascen-dente del sistema GSM, por lo que es posible un compromiso en la utilizacin de ambos factores

44、de mitigacin. Rap 2031-0680706050403020100FIGURA 6Interrupciones en un sistema GSM para niveles de emisiones no deseadas de laestacin base WCDMA 20 dB inferiores a las especificaciones 3GPPy desplazamientos de frecuencia superiores a 7,8 MHz*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dB2,5 7,551Nivelde interrup

45、cionesde laestacinbaseGSM (%)Banda de guarda (MHz)* Vase la Nota de pie de pgina3.8 I. UIT-R M.2031 4.1.1.3 Estadsticas de los niveles de potencia En este punto se propone realizar estudios adicionales del escenario de interferencia entre esta-ciones base BS-BS coubicadas analizando las estadsticas

46、de la potencia recibida en el BTS GSM. Los niveles de la seal ascendente GSM interferida y de la seal de la estacin base WCDMA inter-ferente se han calculado a partir de las simulaciones considerando varios escenarios (variando la MCL, el filtrado adicional y el tamao de la clula). En este punto se

47、presentan las estadsticas resultantes. El objetivo del anlisis era analizar con ms detalle la influencia del aislamiento de las antenas (modelado mediante el parmetro MCL) y del filtrado adicional del BTS WCDMA. Una compresin cabal de estas distribuciones ayudar a entender el papel que juega el meca

48、nismo de control de potencia GSM en la mitigacin de la interferencia WCDMA. Solamente GSM (sin interferencia WCDMA; radio de clula = 577 m) Las Figs. 7 y 8 muestran la distribucin del nivel de potencia de seal deseada GSM y de la potencia interferente intrasistema recibida en el BTS GSM respectivamente. La estrecha distribucin que se obtiene para la distribucin de la potencia intrasistema de la Fig. 8 muestra que el sistema GSM consigue un nivel de interferencia intrasistema comprendido entre 114 dBm y 110 dBm para ms del 85% de los enlaces ascendentes. Rap 2031-072015105025120 112 104 96 8