ITU-R RAPPORT M 2031 FRENCH-2003 Compatibility between WCDMA 1800 downlink and GSM 1900 uplink《WCDMA1800下行和GSM1900上行之间的兼容性》.pdf

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1、 Rap. UIT-R M.2031 1 RAPPORT UIT-R M.2031 Compatibilit entre les liaisons descendantes des systmes AMRC-LB 1800 et les liaisons montantes des systmes GSM 1900 (Question UIT-R 229/8) (2003) 1 Introduction 1.1 Introduction et prsentation du Rapport Le prsent Rapport traite de lanalyse de la compatibil

2、it de la coexistence radiolectrique entre les systmes AMRC large bande dploys dans les bandes de 1 800 MHz (AMRC-LB 1800) et les systmes GSM dploys dans les bandes PCS 1900 (GSM 1900), dans les bandes adjacentes et dans le sens de transmission oppos en mode duplex. Lobjectif est de dterminer, au moy

3、en de calculs dterministes et de simulations de Monte Carlo, la bande de garde ncessaire pour protger les deux services adjacents contre le brouillage mutuel. Ces calculs dterministes se sont appliqus aux scnarios de brouillage entre stations de base BS-BS. Les simulations de Monte Carlo ont t utili

4、ses pour tudier tant les scnarios de brouillage entre stations mobiles MS-MS que les scnarios de brouillage entre stations de base BS-BS. Le prsent Rapport se prsente de la faon suivante: le 2 rappelle les hypothses relatives au scnario de brouillage BS-BS, le 3 examine les incidences des brouillage

5、s produits par les stations de base AMRC-LB 1800 sur les liaisons montantes GSM 1900 partir de calculs dterministes et le 4 prsente les rsultats des simulations de Monte Carlo en ce qui concerne les scnarios BS-BS et MS-MS. LAppendice 1 rcapitule la mthode et les hypothses propres aux simulations de

6、 Monte Carlo. 1.2 Gnralits La phase 1 danalyse de lvolution des systmes de communication personnelle (PCS) est caract-rise par la mise en uvre des technologies IMT-2000 dans les bandes 1 710-1 755/1 800-1 845 MHz. Dans lattribution propose on prvoit une bande de garde de 5 MHz entre la bande de la l

7、iaison descendante du systme AMRC-LB 1800 et la bande de la liaison montante PCS 1900, comme lillustre la Fig. 1. Rap 2031-011 700 1 750 1 800 1 850 1 900 MHzPhase 1PCS-LBTxMSTxBSTx MSPCSFIGURE 1Phase 1 danalyse de lvolution du systme PCSTx: Emission2 Rap. UIT-R M.2031 Le prsent Rapport traite des b

8、rouillages causs par un systme AMRC-LB 1800 (dont les spcifi-cations ne sont pas encore au point) un systme GSM 1900 existant pour diverses configurations de frquences dans les bandes 1 710-1 990 MHz, par exemple en limite de spectre 1 850 MHz, dsigne par BG (bande de garde) dans la Fig. 2. Rap 2031

9、-021 850 MHzFIGURE 2Liaison descendante AMRC-LB 1800 etliaison montante GSM 1900 GSMBGAMRC-LBLe systme GSM 1900 est ici pris comme modle, mais il existe dautres techniques fonctionnant dans les bandes PCS, telles que les techniques IS-95 ou AMRT (IS-136), pour lesquelles les risques de brouillage so

10、nt analogues. Cette situation de partage se produit lorsque des parties des bandes AMRC-LB 1800 et PCS 1900 sont attribues dans la mme zone gographique, ce qui entrane dventuels brouillages entre stations mobiles MS-MS ou entre stations de base BS-BS. Les calculs dterministes (analyse du cas le plus

11、 dfavorable) et les simulations de Monte Carlo sont deux mthodes qui se compltent. Les calculs dterministes portent sur les valeurs correspondant au cas le plus dfavorable pour les paramtres systmes alors que des mthodes statistiques, comme les simulations de Monte Carlo, permettent destimer la prob

12、abilit doccurrence du cas le plus dfavorable. La mthode de Monte Carlo applique lanalyse de la coexistence de systmes radiolectriques est dsormais largement reconnue et recommande par le Comit de communication lectronique (ECC, Electronic Communication Committee)1, le Rapport UIT-R SM.2028 et le pro

13、jet de partenariat de troisime gnration, 3GPP2. La mthode de Monte Carlo fonde sur le projet 3GPP a permis danalyser la bande de garde ncessaire entre les bandes AMRC-LB 1800 et PCS 1900. Le prsent Rapport prsente et examine les rsultats de simulation applique lenvironnement macro-cellulaire. La mth

14、ode de simulation et les hypothses associes sont dcrites en dtail dans lAppendice 1. 2 Hypothses adoptes pour le scnario station de brouillage entre stations de base (BS-BS) Le Tableau 1 rcapitule les hypothses adoptes pour ltude. La prsente section a galement pour objet de prciser la relation exist

15、ant entre lespacement entre porteuses et la bande de garde. 1CEPT ECC Report 68, chargeable du site ERO http:/www.ero.dk/. 2RF System Scenarios 3GPP TR 25.942 v2.3.1. Rap. UIT-R M.2031 3 TABLEAU 1 Hypothses adoptes pour les calculs dterministes et les simulations de Monte Carlo La Fig. 3 reprsente l

16、espacement entre porteuses AMRC-LB et porteuses GSM, en labsence de bande de garde entre les attributions aux systmes AMRC-LB et les attributions aux systmes GSM. La relation linaire entre lespacement entre porteuses et la bande de garde est alors la suivante: Bande de garde = espacement entre porte

17、uses 2,8 MHz Rap 2031-03FIGURE 3Largeur de bande attribue de 5 MHz - Espacement entre porteuses de 2,8 MHz*Canal de 5 MHzAMRC-LB de 3,84 MHzTrame de 200 kHzBloqueur le plus proche2,8 MHz2,4 MHz2,6 MHz400 kHzGSMLimite de la bande* Carrier to carrier spacing for UMTS-1800 Motorola 3GPP TSG RAN WG4 R4-

18、1800AH 0112 1800/1900 ad hoc meeting, Seattle, Etats-Unis dAmrique, 2-3 mai 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 No. 15 (01) 0344 fvrier 2001. Ce document contient les

19、 hypothses sur la simulation du systme UMTS 1800 conformment au GT4 RAN 3GPP. Calculs dterministes Simulations de Monte Carlo Puissance dmission de la station de base AMRC-LB 1800 (dBm) 43 43 60 dB (espacement entre porteuses = 5 MHz)363,7 dB (bande de garde = 5 MHz)3Rapport de fuite en puissance da

20、ns le canal adjacent (ACLR, adjacent channel leakage ratio) de la station de base AMRC-LB 1800 72 dB (espacement entre porteuses =10 MHz)381 dB (bande de garde = 10 MHz)3Gain dantenne dmission de la station de base AMRC-LB 1800 (dBi) 14 114Gain dantenne de rception de la station de base GSM 1900 (dB

21、i) 12 114Sensibilit de la station dmission-rception de base (BTS) GSM 1900 (dBm) 104 1074Puissance de rception GSM (dBm) 101 Non dterministe simule Rapport C/I cible (liaison montante GSM 1900) (dB) 9 64Modle de propagation station de base-station de base Visibilit directe (LoS) double pente (voir l

22、e 3) Espace libre (voir lAppendice 1) 4 Rap. UIT-R M.2031 3 Calculs dterministes Ltude qui suit vise analyser le brouillage que pourraient causer les missions en liaison descendante AMRC-LB la rception en liaison montante GSM dans une configuration station de base-station de base installes sur un to

23、it. Dans la prsente section, seules les missions hors bande AMRC-LB sont prises en considration (lmetteur de station de base AMRC-LB est le facteur qui limite la qualit de fonctionnement). On notera que des tudes analogues sont galement ncessaires dans le sens de transmission oppos. Les stations de

24、base sont supposes tre situes en LoS; on utilise par consquent le modle de propagation LoS double pente. Soit une frquence porteuse denviron 2 GHz, on calcule laffai-blissement sur le trajet de la faon suivante: +=breakbreakbreakLoSdddddddLpour)(log40)(log205,381pour)(log205,38101010Si la hauteur ap

25、parente de lantenne de la station de base au-dessus de la surface rflchissante est de 6 m (hauteur de la station de base: 30 m, hauteur moyenne du btiment: 24 m), la valeur seuil dbreakest de 960 m (dbreak= 4 htx hrx/). 3.1 Brouillage dans le canal adjacent On calcule le brouillage dans le canal adj

26、acent (ACI, adjacent channel interference) de la faon suivante: convBWLGGACLRPACIxrAxtAxt_,+= dBm o: Ptx: puissance de sortie de la station de base AMRC-LB ACLR : rapport de fuite en puissance dans le canal adjacent GA,txet GA,rx: gain dantenne dmission et le gain dantenne de rception respectivement

27、 L : affaiblissement sur le trajet BW_conv : facteur de conversion de largeur de bande. 3.2 Affaiblissement de couplage minimal Pour une valeur maximale, ACImaxdonne, on peut calculer laffaiblissement sur le trajet minimal requis, Lmin, appel affaiblissement de couplage minimal (MCL, minimum couplin

28、g loss), de la faon suivante: maxxrAxtAxtminACIconvBWGGACLRPL += _,dB 3.3 Distance de sparation minimale Le modle de propagation permet ensuite de convertir laffaiblissement sur le trajet minimal requis en une distance de sparation minimale (MSD, minimum separation distance). Dans lhypothse o le bro

29、uillage dans le canal adjacent ne doit pas dpasser le bruit de fond, au seuil de sensibilit, on peut attribuer ACImaxla valeur suivante: GSMxrmaxICSACI = dBm o: Srx: seuil de sensibilit GSM :GSMICrapport C/I GSM requis. Rap. UIT-R M.2031 5 Compte tenu des valeurs de paramtres ci-aprs, le Tableau 2 d

30、onne laffaiblissement minimal requis sur le trajet et la distance de sparation minimale. Ptx= 43 dBm ACLR = 46/58 dB pour une sparation entre porteuses de 5/10 MHz ( f ) GA,tx= 14 dB GA,rx= 12 dB Srx= 104 dBm C/IGSM= 9 dB BW_conv = 5 MHz/200 kHz = 14 dB. TABLEAU 2 Affaiblissement minimal requis sur

31、le trajet et distance de sparation minimale entre stations de base AMRC-LB 1800 et stations de base GSM 1900 4 Simulations de Monte Carlo 4.1 Scnario de brouillage entre stations de base BS-BS 4.1.1 Complantation des stations de base On a effectu des simulations de Monte Carlo en utilisant la valeur

32、 de MCL entre stations de base BS-BS de 30 dB prise pour hypothse dans le 3GPP (gains dantenne compris)2et un niveau de rayonnements non dsirs mis par la station de base AMRC-LB conforme aux spcifications 3GPP en vigueur 3. La Fig. 4 montre que les brouillages produits par la station de base AMRC-LB

33、 entranent plus de 90% dinterruptions sur la liaison montante GSM pour une bande de garde de 5 MHz. On peut limiter cette dgradation en prenant des valeurs plus ralistes pour les paramtres suivants: Laffaiblissement de couplage minimal entre stations de base BS-BS. Le niveau de rayonnements non dsir

34、s mis par la station de base AMRC-LB. La valeur de la bande de garde entre les bandes AMRC-LB 1800 et PCS 1900. Lespacement gographique des stations de base brouilleuses est galement examin ( 4.1.2). f / bande de garde (MHz) 5/2,2 10/7,2 Affaiblissement minimal sur le trajet, Lmin(dB) 122 110 MSD (m

35、) 3 790 1 900 6 Rap. UIT-R M.2031 4.1.1.1 Incidence de laffaiblissement de couplage minimal entre stations de base sur le niveau dinterruptions dans un systme GSM On a tudi lincidence du MCL entre lantenne de la station de base AMRC-LB et celle de la station de base GSM sur laffaiblissement de la ca

36、pacit du systme GSM. Puisque la valeur MCL de 30 dB spcifie dans la norme 3GPP TS 25.104 est la valeur correspondant au cas le plus dfavorable, des valeurs MCL plus leves ont t prises en considration dans cette tude5. Les rsultats obtenus pour un affaiblissement MCL de 40 dB, de 50 dB et de 60 dB so

37、nt prsents dans la Fig. 4. On constate que, pour une bande de garde de 5 MHz, il est possible de ramener laffaiblis-sement de la capacit GSM environ 6% en appliquant une valeur MCL de 60 dB. Rap 2031-041009080706050403020100FIGURE 4Interruptions affectant un systme GSM pour un niveau de rayonnements

38、 non dsirs conforme aux spcifications 3GPP*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dBMCL = 60 dB2,5 7,551015NiveaudinterruptionaffectantlastationdebaseGSM (%)Bande de garde (MHz)* Voir la note de bas de page3.4.1.1.2 Incidences des rayonnements non dsirs dune station de base AMRC-LB sur le niveau dinterrupti

39、ons affectant un systme GSM On a effectu le mme ensemble de simulations de Monte Carlo en prenant pour hypothse un niveau plus faible de rayonnements non dsirs mis par la station de base AMRC-LB (des marges de 10 dB et de 20 dB ont t ajouts au niveau des rayonnements non dsirs 3GPP afin de tenir com

40、pte du filtrage supplmentaire au niveau de lmetteur de la station de base AMRC-LB pour un dcalage de frquence suprieur 7,8 MHz). Le niveau des interruptions pour des valeurs MCL de 30 dB (spcifications 3GPP), de 40 dB et de 50 dB est prsent dans la Fig. 5 (marge de 10 dB) et dans la Fig. 6 (marge de

41、 20 dB). Ces rsultats montrent que pour une bande de garde de 5 MHz entre les bandes GSM et AMRC-LB dans le sens de transmission oppos en mode duplex, le niveau des interruptions GSM est infrieur 5% pour la marge de 10 dB et pour des valeurs MCL suprieures ou gales 50 dB. En ce qui concerne la marge

42、 de 20 dB, une valeur MCL de 40 dB est suffisante pour ramener le niveau des inter-ruptions GSM au-dessous de 5%. 5Antenna-to-antenna Isolation Measurements 3GPP TSG RAN WG4 Allgon TSG R4 No. 8 (99)631 octobre 1999. Rap. UIT-R M.2031 7 Rap 2031-051009080706050403020100FIGURE 5Interruptions affectant

43、 un systme GSM pour un niveau de rayonnementsnon dsirs dune station de base AMRC-LB de 10 dB infrieurau niveau conforme aux spcifications 3GPP pour des dcalagesde frquence suprieurs 7,8 MHz*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dB2,5 7,551Niveaudinterruptionsaffectant lastationde baseGSM(%)Bande de garde (

44、MHz)* Voir la note de bas de page3.Compares la Fig. 4, les Fig. 5 et 6 montrent que laffaiblissement de couplage minimal et le filtrage supplmentaire au niveau de la station de base AMRC-LB ont un effet quantitatif quivalent sur les interruptions du systme GSM en liaison montante, de telle sorte quu

45、n compromis entre ces deux facteurs de limitation des brouillages est possible. Rap 2031-0680706050403020100FIGURE 6Interruptions affectant un systme GSM pour un niveau de rayonnementsnon dsirs dune station de base AMRC-LB de 20 dB infrieurau niveau conforme aux spcifications 3GPP pour des dcalagesd

46、e frquence suprieurs 7,8 MHz*MCL = 30 dBMCL = 40 dBMCL = 50 dB2,5 7,551Niveaudinterruptionsaffectant lastationde baseGSM(%)Bande de garde (MHz)* Voir la note de bas de page3.8 Rap. UIT-R M.2031 4.1.1.3 Statistiques relatives aux niveaux de puissance Dans la prsente section, il est propos dexaminer p

47、lus avant le scnario de brouillage entre stations de base BS-BS avec complantation en analysant les statistiques relatives la puissance reue de la station BTS GSM. A partir des simulations, on a calcul les niveaux du signal amont GSM brouill et du signal brouilleur de la station de base AMRC-LB pour

48、 divers scnarios (variations des dimensions des cellules, des valeurs MCL et des filtrages additionnels). Les statistiques relatives ces niveaux sont prsentes dans la prsente section. Il sagissait dexaminer de faon plus approfondie leffet de lisolement de lantenne (modlis par le paramtre MCL) et du filtrage supplmentaire de la station BTS AMRC-LB. Lanalyse de ces distributions contribuera par ailleurs mie