具有雙層系統的分扇區CDMA小區上行鏈路容量

l 引 言
碼分多址(CDMA)系統比時分多址(TDMA)系統和頻分多址(FDMA)系統能提供更大容量，但是在某些場合下，如辦公樓、體育場，由于用戶密度太大，CDMA系統也無法同時為更多用戶提供服務。為了提高CDMA小區的容量，可以將小區劃分為多個扇區，并且通過優化系統的參數提高容量。此外，引入雙層系統到小區中也是提高容量行之有效的辦法。因此，在分扇區的小區之中引入雙層系統，能夠通過提高雙層系統所在扇區的容量而提高整個系統的容量。由于CDMA系統是干擾受限系統，所以可以忽略噪聲對系統的影響，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鍵參數。
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，在此基礎之上進行蒙特卡洛仿真，并將仿真結果與普通的CDMA蜂窩模型進行比較。

2 系統模型
圖1所示為系統的幾何模型，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，即扇區I、II和III，宏蜂窩的基站也即中心位于原點處，扇區I和III之間的邊界與坐標橫軸成θ角度。對于微蜂窩，將其中心設置于坐標橫軸上，距離宏蜂窩d1，基站也置于坐標橫軸上，距離微蜂窩圓心為x。根據文獻，信號傳輸模型為：

其中，Pt和Pr分別為發射功率和接收功率；bp表示斷點，它與基站天線高度hb、移動站天線高度hm及波長λ有關；d為移動站天線與基站天線間的距離。在斷點內，信號能量損耗與基站和移動站之間距離的平方成反比，在斷點外，則與該距離的四次方成反比。
對于該系統模型，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bp=3 393 m，微蜂窩斷點bp=509 m。
(4)在IS一95中，軟切換是CDMA系統中的一項關鍵技術，為了順利實現軟切換，必須根據用戶接收到的來自宏蜂窩與微蜂窩的導頻信號強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頻信號強度相同。

在圖1中，取微蜂窩與坐標橫軸兩交點A和B。在A點，接收到來自宏蜂窩的導頻信號強度為：