天地共网WiMAX系统分析

H-BS功率控制对天地共网系统性能的改善

降低H-BS的下行发射功率可以直接地减少H-BS对T-BS的干扰。为此，我们在固定发射功率PH定义之外引入功率调整因子△PH。我们定义T-BS左侧EOC处的INR值为INRT-L，右侧EOC处的INR值为INRT-R。通过比较得出最优与最差的INR值。

H-BS功率调整的最小值为

当H-BS发射功率为(PH+△PH)，(下文称之为受控PH)，INRT-worst等于INRthreshold，这样可保证INTT-best始终低于INRthreshold。下图表明了此时CINR值变化情况。

从图中可以看出，H-BS EOC处的CINRH较之图7中有所下降，但仍可保证大于15dB(EOC变化过程中T-BS的发射功率保持40dB不变)。

图7：H-BS与 T-BS EOC间距减少造成的CINR值变化曲线。

图10、图10一给出了H-BS引入功率控制机制后，CINRH及CINRT的测量结果。从图中可以看到两种最差情况：

(1)H-BS与T-BS的EOC距离为0km时

(2)H-BS与T-BS的EOC距离为-37km时

既H-BS与T-BS的某一侧EOC重合时，CINR值显著降低。

当H-BS与T-BS覆盖区邻近时，由于H-BS为减少INR而降低了发射功率，导致H-BS覆盖区内信噪比平均下降10dB。当T-BS覆盖区完全处于H-BS覆盖区内时，位于H-BS EOC处的用户CINR值并不是最差的，处于覆盖区重叠区域中与H-BS通信的用户CINR值最差，但当这些用户选择与T-BS通信后，其CINR值就可明显上升。

图10：H-BS 与T-BS EOC距离=0km，-37km时，CINRH累积分布函数。

上面的实验结果表明，H-BS引入功率控制机制后，完全可以实现与T-BS的同频段、同区域的覆盖。

图11：H-BS T-BS EOC距离=0km和EOC距离=-37km时，CINRT累积分布函数。

从图中可以看到，H-BS引入功率控制机制后，T-BS的CINRT明显改善。但是当EOC间距为-37km时，H-BS不进行功率控制，则T-BS覆盖区内有20%的区域CINR低于10dB；H-BS进行功率控制后，T-BS覆盖区全部区域CINR均大于15dB。而前面我们提到H-BS功率控制主要目的是保证对T-BS的干扰INR优于门限值。所以H-BS功率控制的做法可谓一举两得。

结论

利用平流层部署WiMAX基站的方案实现了半径超过30km的大区覆盖，实验结果表明，平流层WiMAX基站并可与地面WiMAX基站进行同频、邻区、同区组网。这一组网方式最少可保证T-BS 8dB的CINR冗余和H-BS的24dB冗余。在同频工作条件下，T-BS INR值低于门限10dB。H-BS引入功率控制机制后，可确保INR处于较低水平。如果以频率复用方式进行全网规划，INR值还可进一步降低。理论发展与科技进步日新月异，随着人们对宽带无线接入的需求不断增长，有理由相信在不久的未来，天地共网的WiMAX系统将成为现实。