PSUN: OFDM-Pulsed雷达共存3.5 GHz LTE技术与应用

文摘

本文提出了将副载波调零(PSUN),正交频分多路(OFDM)无线通信系统需要传输策略共存与联邦军事雷达产生脉冲信号在3.5 GHz的乐队。本文认为环境感知能力(ESC)的存在,一个传感功能的3.5 GHz乐队共存体系结构,这是一个利益相关者之间的最新建议讨论3.5 GHz的乐队。因此,本文认为不完善的影响传感进行精确的分析。不完美的感知发生由于传感误差由ESC或雷达参数变化。本文提供了一个框架,分析了OFDM系统的性能应用PSUN与不完美的感觉。我们的结果表明,PSUN仍有效地抑制ICI引起的雷达干扰即使不完美的脉冲的预测。作为一个示例应用程序,PSUN使LTE下行支持各种用例3.5 GHz 5 g的乐队。

1。介绍

2010年,美国国家电信和信息管理局(NTIA)快速跟踪报告1)确定了3550 - 3650 MHz频段可能适合商业宽带使用。NTIA确定候选人乐队之一,针对总统的计划(2)确定商业无线宽带500兆赫的频谱。2012年,联邦通信委员会(FCC)发布了一份通知提出立法(NPRM) [3),他们提议创建公民宽带无线电服务(cbr)。联邦通信委员会投票通过发达的建议通过两个NPRMs [3,4),采用规则管理150兆赫3550 - 3700 MHz频带(3.5 GHz乐队)在一份报告中,订单(5]。

FCC提出构建cbr根据三层共享访问模型由现任访问(IA)、优先级访问(PA)和一般授权访问(棉酚)。IA包括联邦军事雷达和固定的卫星服务,不受PA和棉酚。PA操作从棉酚保护操作。优先级访问许可证(PAL),三年授权使用单个普查区10-megahertz频道,将在70兆赫的分配3550 - 3650 MHz乐队的一部分。棉酚使用将被允许在150兆赫波段。棉酚的用户将收到没有其他cbr用户免受干扰。存在频谱接入系统(SASs)将动态数据库和干扰缓解技术。SAS收集现任雷达的脉冲参数,为他们提供了共存cbr设备。在许多情况下,一个SAS可能无法提供这些信息直接cbr用户由于安全问题与军事雷达系统。然后,SAS提供这些信息以一种间接的方式,例如,cbr用户查询响应。

NTIA建议的环境感知能力(ESC),一个组件感知能力(6]。NTIA的公共记录的审查表明,许多涉众提出利用传感技术,增加情景应用程序的能力。ESC的输入可以通过直接的SAS PA和棉酚层用户到另一个频道或者,如果有必要,停止传输,以避免潜在的有害干扰,联邦雷达系统。

此外,联邦通信委员会建议在3,4]cbr系统是一个小细胞系统,每个发射器可以保持其传输功率低。最受欢迎的小细胞系统到目前为止在实践中无线保真(wi - fi)和第三代合作伙伴计划(3 gpp)长期演进(LTE)。我们所知,它是更具挑战性的设计一个基于LTE (wi - fi)小细胞系统因为一个“细胞”系统往往有更高的要求,例如,更高的流动性较低的延迟。因此,我们组LTE作为我们的模型系统cbr的3.5 GHz乐队。本文的贡献总结如下。(1)本文提出了将副载波调零(PSUN),一个OFDM传输策略,有效地抑制脉冲干扰雷达。通过应用PSUN在发射机(Tx)和脉冲消隐(PB)接收机(Rx), LTE系统可以减轻载波间干扰(ICI)引起的脉冲干扰共存雷达。值得注意的是提出一个共存的方法无需修改现有雷达的操作。(2)本文提供了一个分析框架OFDM-pulsed雷达共存。我们所知,本文是第一次工作,认为存在ESC的共存问题,反映问题的独特性,它是由两个数据库和光谱遥感的手段。此外,框架考虑的影响不完美的预测的雷达干扰。(3)提出用例的第五代(5 g)移动网络LTE下行可以支持通过使用3.5 GHz乐队,根据本文提供的分析和结果。

2。相关工作

在[7),一种新型雷达波形,减少雷达的带内干扰通信系统共存。这种方法假定一个雷达干扰信道的完整知识并修改自己的信号向量以这样一种方式,他们落入之间的信道矩阵的零空间雷达和通信系统共存。在[8)的共存场景7是扩展到多个干扰通道。我们的工作是区别7,8因为它提出的战略要求没有现任雷达系统的变化。考虑这是一个有意义的贡献的广泛承认的国家安全担忧和成本变化的现任系统。

在[9,10),现任雷达之间的机会频谱共享和次级细胞系统进行了研究。指定应用程序工作在这样一个共存的场景是可行的。发现非交互式视频点播,对等文件共享、文件传输、自动抄表、和浏览网页是可行的,而小文件的实时传输和VoIP。在[11),建议二级现任雷达通信系统利用信息提供的数据库。在[12),船载雷达干扰LTE系统的影响进行了研究。eNodeB的signal-to-interference-plus-noise比(SINR)骤降时受到雷达脉冲,而是一个LTE系统能够在雷达脉冲之间的时间内恢复。平均吞吐量的用户设备(UE)滴下雷达干扰。作者得出结论,在上行方向问题吞吐量损失容许即使雷达部署LTE系统只有50公里。在[13),研究(12被扩展。作者研究船载雷达的影响,在相同的频道和位于附近的3.5 GHz宏单元和户外小细胞LTE系统。与这些额外考虑带外船载雷达的影响,作者还得出结论,这两个宏单元和户外小细胞LTE系统可以运行在当前的禁区。在[14),另一方面,得出LTE系统无法满足与窄带丛发性下行干扰。我们的工作是区别9- - - - - -14因为本文研究如何取消雷达干扰,只有之前的研究中共存的可行性进行了讨论。

此外,本文提供了一个通用的分析框架。本文考虑一个全面的关于军事雷达在多个变量之间相互作用的数量的操作,如雷达、脉冲参数、天线旁瓣,和带外排放,将讨论的部分3。此外,影响雷达干涉测量的不完美的预测合适的概率将部分中解释5。

注意,本文的延伸我们的先前的研究,发表在15]。扩展是双重的:(我)我们改变从比特误码率性能指标最大数据速率更公平地反映PSUN对OFDM系统性能的影响;(2)我们使用3.5 GHz LTE作为一个近期的例子,来说明这项技术可以应用到未来的5 g系统运行在乐队与脉冲雷达。

3所示。共存模型

论述了LTE小细胞系统的性能与多个共存军事雷达旋转并产生脉冲信号。注意,本文关注的下行LTE系统的eNodeB作为Tx和问题成为一个处方。

同时,本文假定没有消退的影响从移动性和多路径是由雷达干扰的ICI重大影响远比多普勒频移和延迟传播。因此,我们假设只有两个通道障碍雷达干扰和加性高斯白鼻子(AWGN)。换句话说,一个OFDM符号经过一个AWGN信道时,LTE系统不是雷达的干扰。有一段时间当雷达波束并不指向LTE系统由于雷达旋转;在这段时间里,假设一个LTE系统经验AWGN信道。应该注意的是,因此提出了部分仿真结果6不考虑衰减。

3.1。军用雷达的特性

是非常重要的,一个3.5 GHz乐队共存问题是比通常是更具挑战性的承认。本文考虑两个方面的影响,增加脉冲雷达的干扰在LTE单元:雷达天线旁瓣和带外排放。这些类似的空间和频域效应由于是认真的极端之间的传输能力差异雷达和LTE。

3.1.1。天线旁瓣

FCC的指导在设计cbr系统共存的军事雷达(3- - - - - -5),一个足够大的空间分离之间必须保证联邦军事雷达和LTE系统保证低水平的干扰的LTE eNodeB (Tx)雷达。尽管如此大的距离雷达、一个LTE问题(Rx)无法避免雷达干扰一个很高的水平由于更高的发射功率的雷达。雷达的信号接收的力量造成重大LTE Rx是如此之高,即便是旁瓣干扰通信系统。这是解释为更大的价值水平角雷达的波束真正原因干扰共存LTE系统上。图1说明了这样一个雷达天线的旁瓣水平的影响。它描述了一个雷达波束的角度,,不仅包含主瓣也旁瓣。的价值根据不同类型的雷达。例如,一个雷达的天线模式分析(1)余弦是14.4 dB模式与旁瓣低于主瓣。

现在我们制定这样一个LTE系统共存模型由雷达干扰,旋转和传输脉冲。表1描述分析中使用的参数,包括那些图所示1。假设一个雷达逆时针旋转和LTE系统是雷达干扰范围内的信号。旋转的角度在雷达的波束穿过LTE系统是由一个细胞 如图1,总角度通过雷达波束干扰细胞的LTE系统可以写成 请注意,根据不同类型的雷达,是由和。然后总干扰时间被定义为时间当一个细胞LTE系统的干扰是雷达波束内旋转,这是获得的 这样一个影响雷达的天线旁瓣水平体现在图(16]。的报告描述了一个观察到的无线通信系统接收能量从一个SPN-43船载雷达水平大约是30 dB高于噪声地板,即使雷达天线的主瓣方向相反的一个细胞的无线通信系统。这意味着雷达波束旁瓣可以产生重大影响无线通信系统共存的操作。

3.1.2。带外发射

由于雷达发射峰值功率极高,带外发射的雷达操作在一个邻近频道也在共存LTE系统产生重大影响。雷达本身是分开在不同的渠道,以避免相互干扰。这足以防止雷达干扰的频谱分离由于其他雷达但不足以保护一个无线通信系统,与更低的发射功率运行。

图2说明了雷达的仿真结果对LTE系统的带外干扰。我们模拟一个LTE系统操作在3.5 GHz和雷达产生脉冲为3.5,3.55和3.6 GHz。雷达的发射力量和LTE eNodeB假定为83 dBm和23 dBm,分别。LTE eNodeB和问题之间的距离是100米,而雷达被认为是隔开的距离100公里。此外,雷达的脉冲重复时间(PRT)和责任周期是1 msec和10%,分别。雷达有一个非常大的带宽由于脉冲性质。从雷达的发射功率无线通讯Tx高出太多,它仍高于LTE eNodeB的信号问题,即使有50 MHz或100 MHz抵消。这意味着我们必须考虑干扰雷达的带外排放造成的,当我们分析脉冲雷达和无线通信系统之间的共存。如前所述,雷达的带外传输不造成严重的干扰到另一个雷达在隔壁乐队因为传输雷达的权力是相似的。然而,LTE系统,一个带外雷达发射造成重大干扰由于显著差异在LTE eNodeB和雷达之间的传输功率。

关于仿真设置上面所讨论的,值得注意的是精心选择的价值背后的基本原理路径损耗指数它等于2。在共存的地理模型中,之间的长度是明显不同的两个主要部分:(i)雷达和LTE系统和(2)eNodeB和LTE系统的问题。想法是,前部分是在距离更长,因此更受到路径损耗的影响。在前部分共存地理、路径损耗成为占主导地位的通道障碍由于长途(例如,数万公里)。另一方面,在后者的一部分,雷达干扰成为主要通道障碍自路径损耗由于短途传播不会影响性能。如前所述,在LTE-radar共存的情况下,前部分是更长时间的长度比后者的部分。因此,当选择一个路径损耗指数的价值,这是我们应该考虑的前一部分,比后者更重要的部分。自前一部分很可能由一长视距路径,它近似为2给一个保守的估计,例如,一个不太有利的LTE链接。

这样的带外干扰雷达可以解释为更多的雷达,干扰雷达以来也在邻近频道运营导致干扰一个OFDM系统。因此,有更多的在一个带内带外雷达的干扰雷达的自转周期。它是可能的雷达有不同的价值观、工作周期和PRT,使LTE系统跟踪干扰脉冲的任务更加困难。在本文中,我们反映带外干扰的影响将在上下相邻的雷达频率发生在这样一个三倍增长在OFDM符号的数量受到雷达脉冲的冲击。因此,时间的总长度LTE雷达干扰细胞内雷达旋转 可以给出的。请注意,是真的没有重叠时产生的脉冲之间的时间三个雷达。

表2演示了根据不同的值,假设。我们设置来,,度。让我们用当前LTE标准作为一个例子。在雷达旋转2000 LTE子帧可以传播。自14个OFDM符号传播子帧,28000 OFDM符号可以传播。作为一个结果,的28000个OFDM符号打在一个旋转的雷达。

3.2。广义的表达雷达干扰

3.5 GHz的乐队,雷达报告他们的操作参数(即。,pulse parameters and position) to a SAS, and an ESC also senses and sends the parameters to a SAS. Based on such a coexistence model,在一定时间内脉冲干扰的频率可以用于定量分析。影响频率有四个因素:(i)雷达的数量,(ii) PRT雷达,(iii)的雷达天线旁瓣干扰,及(iv)水平带外干扰引起的雷达。然而,它是极其困难的ESC跟踪所有的四个因素因为军事雷达不断改变参数和雷达的参数甚至分类在许多情况下,在军队的解释文档(22]。为此,本文推广了脉冲发生的频率通过定义一个数量脉冲干扰的概率,。是定义一个OFDM系统经历一个脉冲干扰的概率在一段时间内。通过这种方式,数量概括所有的上述四个因素的影响。

注意,本文采用LTE标准的参数模拟cbr系统将展示部分6,定义的范围是1微秒,LTE标准中定义的子帧的长度。如果在1000年一个模拟子帧,没有子帧的雷达脉冲撞了。如果,另一方面,每个子帧的经历在模拟雷达干扰。注意,这个分析框架可以扩展到其他类型的OFDM通信不失一般性。换句话说,的定义可以设置在任何指定时间可以衡量的OFDM符号的数量。

4所示。将副载波调零(PSUN)

4.1。PSUN主张

脉冲消隐(PB)是一个最有效的抑制脉冲干扰的技术(23- - - - - -25]。不幸的是,PB仍ICI的显著水平。在PB,时域样本接收信号受脉冲干扰设置为零。OFDM系统的技术性能恶化影响不仅干扰样品还所需的样品。这个问题发生是因为(逆)傅里叶变换提供了一种时频映射的方式,每一个频率/样本有助于生成时间/频率的象征。在一个OFDM系统,PB发生在时间域而数据符号映射到副载波频域。一个OFDM Rx空格只有几个样品radar-interfered在时域。然而,这样的部分变化导致腐败的所有样品在频域中由于傅里叶变换的特点,仍然导致了ICI。本文侧重于抑制ICI,仍在一个OFDM应用PB Rx。

本文表明,PB的负面影响可以被认为是一种时间选择性衰落。信道编码通常是应用结合交叉和多样性来减轻由于衰落性能下降(26]。在OFDM系统中,主要的手段打击时间选择性衰落是块交叉和天线的多样性。然而,我们的研究结果表明,无论是方法可以有效地降低ICI PB所致。交叉是无效的,因为PB不会导致丛发性错误由于所有映射的傅里叶变换的特征。天线的多样性也不是有效对抗造成的ICI PB因为整个LTE细胞可能会击中一次雷达的波束。复合天线技术能带来任何好处,当所有的天线接收到的信号是同时干扰。

ICI self-cancellation (ISC)是一个积极的对抗ICI的手段。它由分配将取消ICI冗余副载波数据副载波之间,结果在一个数据速率。赵的工作和Haggman [17),提出了几个ISC计划(18- - - - - -20.]。一些现有的ISC计划总结在表3,假设。请注意,和显示原始ISC预编码后传输数据符号和符号,分别。

我们发现,最有效的方法减少引起的ICI PB插入null副载波,而不是分配任何其他类型的冗余副载波。基本原理如图3。这显然是简化为一个例子展示的影响位置的PB ICI的水平。图3(一个)代表一个例子在Tx数字信号3 (b)和3 (c)显示两个不同的PB的位置在Rx。64副载波信号中包含三个例子围绕中心(28日,30日,32)设置为1,而所有其他人都设置为0。注意,传输信号图3(一个)显示了原始复杂信号的实部。它是观察从图3PB的位置有非常重要的影响水平的ICI PB所致。比较数据3 (b)和3 (c),ICI变得更严重的是份样品是被忽视的。换句话说,ICI水平可以减少时域波动变得平坦。简单,最简单的方法保持低时域振幅是减少副载波的数量。一个OFDM Rx可以抑制ICI PB更好当Tx后分配零副载波而不是其他类型的冗余,因为使用null副载波降低高能垃圾箱在时域的数量。

由于这个原因,一个OFDM Tx用人PSUNprecodes之间插入null音调的OFDM符号数据音调,这样可以抑制ICI在PB的Rx。这使得PSUN ISC的类型,如表中列出3。各种礼仪的插入null音调的不同的目的研究了文献[27- - - - - -29日]。在这工作,PSUN分配null音调的雷达干扰最小化。图4表明PSUN优于其他ISC方案。请注意,对于加权数据转换方案的价值就变成了。PSUN更高的性能的原因在于PSUN产量较小的变异在时域OFDM符号,因为它传递一个较小的副载波的数量。

4.2。PSUN的传输协议

让表示PSUN的编码速度。编码的速度,PSUN插入空数据间音调。图5说明PSUN范例OFDM符号插入null音调,正交相移编码和FFT的大小32。图5(一个)没有PSUN演示了一个OFDM符号。数据5 (b)和5 (c)使用PSUN显示预编码OFDM符号的例子分别等于1/2和1/4。PSUN提取数据的上半年/第四音调从原来的OFDM符号在图5(一个)。注意,这个方法的的原始数据仅仅是一个例子。PSUN可以在其他方面;另一个例子是提取每一个数据基调副载波。然后PSUN插入null音调(标有红色的方块)之间的数据,导致数据所示的映射5 (b)和5 (c)。

这就是PSUN牺牲数据速率在一个OFDM符号。这样的损失减小到最低限度的数据速率,OFDM Tx采用PSUN时执行两个重要的操作。首先,它本地化OFDM符号受到先天和分配null音调符号。雷达脉冲参数的先验知识是由SAS提供但感觉到事先由ESC。图6显示的子帧一个OFDM符号将受到雷达脉冲的冲击。只有符号将是零在Tx副载波传输。第二,在OFDM符号radar-interfered, OFDM Tx禁用信道编码和PSUN转移保存的冗余。这个假设,一个OFDM符号radar-interfered,比情况下的脉冲干扰更严重。这个保护符号从雷达干扰,同时保持传输比特总数相同。多个OFDM符号可以达到同时因为干扰脉冲可以是短或更长时间比一个OFDM符号。在这种情况下,OFDM符号都将。所有其他的符号不将信道编码和完整的数据传输。

图6说明了PSUN从宏观的角度来看。一个OFDM Tx用人PSUN降低数据率的损失选择特定的OFDM符号插入null副载波。根据联邦通信委员会的建议,从现任雷达干扰的先验知识在LTE eNodeB可用。(即雷达报告他们的操作参数。,pulse parameters and position) to a SAS, and an ESC also senses the parameters and sends them to a SAS.

以LTE为例的cbr系统中,有14个OFDM符号子帧。图5显示只有一个OFDM符号,预计将受到雷达脉冲的冲击。在图6,一个OFDM符号radar-interfered由橙色高亮显示。然而,有其他13个OFDM符号不是radar-interfered。一个OFDM Tx PSUN不precode这些OFDM符号申请两个原因:(i),他们接受的AWGN信道的信道编码比PSUN达到更好的保护;(2)因此,如前所述,以避免不必要的损失的数据速率可以应用冗余副载波。

有可能是两个或两个以上的连续OFDM符号可以由相同的脉冲干扰,因为干扰脉冲可以是短或更长时间比一个OFDM符号取决于脉冲的责任周期。在这种情况下,所有的OFDM符号将radar-interfered将。

5。不完美的脉冲预测

我们发现三种类型的不完美的脉冲预测可能在3.5 GHz乐队共存框架:(i)错误的预测;(2)错过了预测;和(3)mislocation。假警报和错过了检测被定义为一个ESC的存在不准确的声明/没有一个干扰雷达脉冲,鉴于脉冲实际上是缺席/礼物。Mislocation是一个独特的类型的不完美的脉冲预测,我们建议。它发生在一个ESC准确预测的脉冲干扰的位置子帧但是是不准确的象征子帧。更具体地说,它被称为mislocation当一个ESC子帧内预测,一个OFDM符号将受到雷达脉冲和事实上的干扰发生在预测子帧,但在不同的OFDM符号。

让我们解释三种类型的不完美的脉冲的实际影响的预测。回想一下,信道编码和PSUN对策对AWGN和脉冲干扰,分别。一个假警报解释为一种情况是一个OFDM符号,不是radar-interfered预计与PSUN radar-interfered因此将。因此,在OFDM符号中,消除了冗余的比特为信道编码和零副载波分配而不是这是一个较弱的保护对AWGN信道编码,但事实上象征不是撞了雷达脉冲但经过一个AWGN信道。另一方面,当一个错过了检测发生时,一个OFDM符号radar-interfered不是预测radar-interfered因此不将PSUN。因此与信道编码OFDM符号是保护而不是比PSUN弱保护对脉冲干扰。总的来说,虽然在相反的方向,假警报或错过了检测的OFDM系统的性能恶化PSUN适用。最有趣的是,一个mislocation假警报的影响,错过了在单个子帧检测。回想一下,一场虚惊不必要precodes一个OFDM符号,将与PSUN接受情况下,虽然错过了检测不precode象征受到雷达脉冲。让我们假设一个ESC预测一个OFDM符号命名为“一个”撞了雷达脉冲,因此将它。一个mislocation实际上发生在另一个OFDM符号称为“B”实际上已经达到。问题是OFDM符号“B”并没有与空副载波因为ESC预测它将不会受到雷达脉冲但经过一个AWGN信道。因此,mislocation导致两个OFDM符号错误将在一个单独的子帧。OFDM符号“”保护对雷达脉冲但实际上经历了一个情况,而“B”一直认为经验的情况下,因此没有将但实际上经历了一个雷达干扰。解释这种情况,出现了假警报在OFDM符号而错过了检测发生在“一个B。“这是mislocation如何导致一场虚惊,错过了检测同时在一副框架。

上面的不完美的脉冲预测的主要原因是双重的。首先,ESC可以引起感应错误。其次,ESC可以失去跟踪雷达的脉冲参数。前者影响假警报和漏检,而后者影响的所有三种类型的不完美的脉冲的预测。

5.1。由ESC传感误差

通常为一个协议需要光谱传感、匹配滤波器或能量检测器可以使用[30.,31日]。本文假定ESC、设备与传感功能,使用一个能量探测器。假设一个从雷达干扰信号和噪声都是建模为高斯白过程,感知雷达的脉冲干扰信号的问题由ESC可以由下面的假设测试: 在哪里 是一个观察样本; 是噪音的权力; 就是力量的干扰信号。因为ESC采用能量检测器,根据Neyman-Pearson检测理论,误报的概率,错过了检测,,是由 在哪里表示感应错误阈值和不完整的伽马函数给出

接受者操作特征(ROC)曲线用于分析之间的相互作用和。图7显示了中华民国(5)根据能源每一点噪声功率谱密度比(EbNo)。感知阈值的增加给定信号和噪声功率值移动操作点向上游方向沿着曲线的图。在高EbNo政权和可以保持较低的值,即使感觉阈值的变化。这对低EbNo并非如此。

5.2。跟踪雷达的操作信息的损失

很难跟踪雷达脉冲信号的以下两个原因。首先,脉搏信息可能不会完全可用SAS。有强烈反对军事利益相关者提供关于雷达的位置信息到数据库或其他信息,可能使他们更容易受到敌人的干扰器。其次,雷达可以改变其脉冲参数和位置用于各种目的,如更高的安全性或避免雷达之间的干扰。根据最近的一项广泛的调查文献[32),大多数雷达系统定位和操作参数。然而,机载和船载雷达可能没有预先计划的路线,因此,一个错误区域必须为这种情况下定义。在这种情况下,发生时间在ESC失去跟踪雷达的脉冲参数。ESC需要一些时间雷达参数的变化,在此期间无法避免SAS提供过时的信息。

我们建议ESC的失去跟踪雷达的操作信息必须理解比ESC的感应错误更严重。原因在于,它更有可能,可以造成任何不完美的脉冲三种类型的预测,但很难研究,因为它不是一个特性的雷达的ESC,但它是一个独立变量。因此,本文提供了一个框架来分析这个跟踪丢失。值的假警报,错过了检测和mislocation概率,,的时间间隔被认为是,这样的分析可以在任何情况下的广义ESC失去跟踪雷达的操作参数。

6。绩效评估

6.1。仿真设置

讨论在9,10)可以解释cbr系统共存的脉冲雷达更有效地利用频谱比上行、下行的数据速率/兆赫。因此,频谱共享与雷达更适合需要大容量的应用程序比上行下行,这是许多应用程序的一个典型特征。因此,本文评估LTE系统的下行的性能测量比特每秒,LTE的数量问题成功接收。的数量传播位根据不同调制方案。(在本文的模拟16-QAM和64 - qam进行评估)。我们分析六个变量的度量函数的选择代表了三个不同的方面之间的共存LTE Rx和军事雷达如下。(我)EbNo代表情况的影响;(2)脉冲周期和责任代表特征的雷达的干涉;(3),,代表不完美的脉冲预测的影响。每个变量指标不同程度的通道障碍,也就是说,AWGN或雷达干扰。又区分的误比特率直接决定的数量收到了位。

表4总结了LTE和雷达仿真参数。我们利用LTE物理层模拟(3 gpp兼容的33]。FFT大小是根据这个参数设置为1024,但结果可以保存为其他FFT大小的值。原因是PB是发生在时间域通道障碍,无论FFT和LTE总是同步时间的大小。编码的信道编码和PSUN保持相同为了便于展示的影响将冗余从信道编码副载波调零。只有两个通道障碍,本文认为AWGN和雷达的干扰;因此不考虑典型的淡入淡出效果。因此,模拟不准确地按照调制和编码方案(MCS)与频道相关质量指标医院药学部()。为了使LTE在3.5 GHz乐队,一个新的医院药学部的MCS和必须匹配。雷达脉冲重复相同的时间设置为一个LTE子帧持续时间(1微秒)计算的准确性。每个模拟是通过10⁶子帧。

详细讨论一个新的医院药学部的MCS和,我们声称,这将是必要的,因为3.5 GHz的环境是完全不同的从之前的谱带,LTE系统操作。除了所有的移动性和多路径影响,LTE系统的设计在3.5 GHz乐队需要考虑所产生的脉冲干扰雷达。然而,这超出了本文的范围,将讨论在我们的未来的工作。换句话说,本文中讨论的结果没有任何影响的新的医院药学部MCS和。

6.2。结果

6.2.1。EbNo

图8(一个)显示接收到的比特每秒的数量与EbNo 16-QAM和64 - qam。回想一下,一个OFDM Tx用人PSUN禁用信道编码但没有把冗余免于信道编码为null副载波数据副载波之间。在低EbNo地区,情况是大于雷达干扰主通道障碍,从而导致低PSUN的有效性。换句话说,表现PSUN的情况下没有PSUN会增加EbNo变得更高。那样,雷达干扰成为主流PSUN导致更大的性能优势。而且,这种利用PSUN得到更大更高的调制的订单。

6.2.2。脉冲雷达的参数

图8 (b)显示收到的数量比特每秒对雷达脉冲的工作周期。我们广义脉冲占空比实现更广泛的普遍性的价值,虽然很多脉冲雷达部署工作周期在实践中使用相对较小的值,例如,0.1 - -10%。简单,更高的脉冲占空比收益率更没有PSUN PSUN的表现情况。此外,类似于上述结果与EbNo,性能优势得到更大的随着调制阶变得更高。

图8 (c)说明收到的数量比特每秒的概率与雷达脉冲击中一个OFDM符号,。当之间的性能必须相同的情况下,没有PSUN因为PSUN不分配null副载波当不radar-interfered OFDM符号。节中解释3.2的更大的价值产量较少的比特每秒。类似的讨论脉冲工作循环图8 (b)的更大的价值表明一个更严重的情况下的雷达干扰。因此,它仍然适用,PSUN随的出色表现变得更大。性能曲线下降速度比16-QAM 64 - qam,这意味着高阶调制雷达干扰更敏感。不过,PSUN性能优势得到更大的随着调制阶更高。

6.2.3。脉冲预测错误

到目前为止,我们已经看到了表演假设完美的脉冲预测。通过数据显示的结果8 (d)和8 (f)描述如何OFDM系统的性能恶化不完美的脉冲预测。图8 (d)显示接收到的比特每秒的数量和假警报的概率,。它是简单的,更高减少的数量接收比特每秒的OFDM系统采用PSUN,期间没有PSUN保持与水平无关。原因是,假警报,一个OFDM符号是保护PSUN信道编码,但事实上,它经历了一个AWGN信道,信道编码比PSUN更有效的保护。

图8 (e)显示接收到的比特每秒的数量和漏检的可能性,。如前所述5,在一个OFDM Tx应用PSUN,错过了检测翻译情况一个OFDM符号不是预测与PSUN radar-interfered,因此不将但实际上受到雷达脉冲。换句话说,特别配备了信道编码,而不是PSUN象征,因此导致性能退化。OFDM Rx的性能下降,而PSUN显示为零的差距。作为的增加,性能没有PSUN PSUN接近。PSUN性能优势的增加随着调制阶更高。

图8 (f)显示接收到的比特每秒的数量和脉冲mislocation的概率,。mislocation指的是一个错误的子帧内to-be-interfered OFDM符号的位置。回忆,mislocation,一场虚惊,错过了检测子帧内同时发生。这就是为什么倾向根据性能从图8 (f)几乎是线性的,而根据的和对数和指数,分别观察数据8 (d)和8 (e)。

7所示。使用3.5 GHz 5 g应用程序的可行性与PSUN LTE

第五代(5 g)移动网络将运行在一个高度异构环境的特征是存在多种类型的访问技术在多个块谱带。换句话说,使5 g的用例和业务模型需要额外的移动宽带频谱的分配和需要支持的灵活的频谱管理功能。基于本文的分析和结果,我们建议3.5 GHz乐队可以使用额外的频谱,使LTE 5 g技术的支持不同的功能。

我们指的是一份白皮书21)发布的下一代移动网络(NGMN),移动电信协会移动运营商、供应商、制造商和研究机构,对于理解5 g的代表性的示例用例和相应的数据速率的要求为每个用例。一致的用户体验对吞吐量需求最低数据速率保证无处不在。的数据速率要求用例是设置为所需的最小用户体验数据速率用户体验有质量有针对性的用例。总结了用例表5。

根据我们的结果,LTE PSUN可以满足下行要求列出的几个用例的类别下表“PSUN LTE候选人”5。虽然大多数的要求选择的用例将50 Mbps,我们的结果(数据8(一个)通过8 (f))表明,LTE PSUN能够支持数据率高于50 Mbps和40和64 - qam和16-QAM Mbps,分别。例如,观察图8(一个),为实现所需的EbNo值50 Mbps的数据率是0和1 64 - qam和16-QAM dB,分别。

这是在讨论9,10),虽然平均数据速率是大致相同的文件大小,因为干扰雷达旋转,平均接收的数据率较小的文件可能取决于传输开始时相对于雷达的自转周期。这种效应在传输过程中不发生更大的文件,跨越一个或多个旋转雷达的时期。作者提出了一些适当的应用程序可以容忍干扰脉冲雷达,视频点播,对等文件共享,和自动抄表,或应用程序足够大文件传输的波动不明显,如歌转移。在这些应用中,白皮书,分析2015年的移动交通模式(34)找到一个方向,LTE PSUN可以在3.5 GHz的目标乐队。它说移动视频流量占总移动数据流量的55%在2015年。移动视频流量占超过一半的移动数据流量。它会非常有前途如果LTE PSUN可以支持在3.5 GHz的乐队视频流量,与军用雷达共存。

8。结论

本文提出PSUN, OFDM传输方案使LTE系统共存与联邦军事雷达3.5 GHz乐队。该计划由PB的Rx和预编码零Tx的副载波OFDM系统。为了最大化数据速率,OFDM Tx用人PSUN(我)定位OFDM符号radar-interfered先验和(2)转变从信道编码冗余副载波OFDM符号。本文认为存在传感功能的3.5 GHz乐队共存体系结构,从而影响的不完美的感应可能发生由于传感误差由ESC和雷达参数的变化。结果表明,PSUN仍有效地抑制ICI剩余PB即使不完美的脉冲后预测结果使LTE系统能够支持各种用例的5 g需要数据率低于50 Mbps的下行和相对更大的文件大小如视频流。

信息披露

这项工作提出了,在某种程度上,在第二届IEEE WCNC智能频谱技术国际研讨会(2016年技术手册),多哈,卡塔尔,2016年4月3日。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

引用

1. NTIA,适应无线宽带的短期生存能力评估系统在1675 - 1710 MHz、1755 - 1780 MHz、3500 - 3650 MHz、4200 - 4220 MHz和4380 - 4400 MHz,2010年NTIA。
2. 行政部门和机构首脑备忘录,释放无线宽带革命,2010年。
3. FCC 12 - 148年修正案的佣金规则关于商业运作在3550 - 3650 MHz乐队”通知提出在制定GN记事表12 - 354,2012。视图:谷歌学术搜索
4. FCC 14-49”,修正案委员会的规则关于商业运作在3550 - 3650 MHz乐队,“另行通知提出立法的GN记事表12 - 354,2015。视图:谷歌学术搜索
5. FCC 15-47”,修正案中关于商业运作的佣金规则3550 - 3650 MHz乐队”报告的提议的规章和秩序和第二另行通知GN记事表12 - 354,2015。视图:谷歌学术搜索
6. NTIA”,应对商业运作在3550 - 3650 MHz乐队”GN记事表12 - 354,2015。视图:谷歌学术搜索
7. s . Sodagari A . Khawar t·c·克兰西和r . McGwier”基于投影的方法对雷达和通信系统共存,”《IEEE全球通信会议(GLOBECOM 12),页5010 - 5014,阿纳海姆,加利福尼亚州,美国,2012年12月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. a . Khawar a。哈迪,t·c·克兰西”之间的频谱共享s波段雷达和LTE手机系统:一个空间的方法,”诉讼IEEE国际研讨会的动态频谱接入网络(DYSPAN 14)美国弗吉尼亚州麦克林,页7 - 14,,2014年4月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. r . Saruthirathanaworakun j . m . Peha, l·m·科雷亚是“机会主义的旋转雷达和细胞之间的共享,”IEEE在选定地区通讯》杂志上,30卷,不。10日,1900 - 1910年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. r . Saruthirathanaworakun j . m . Peha, l·m·科雷亚”之间的灰度空间频谱共享多个旋转雷达和蜂窝网络的热点地区,”IEEE 77车辆技术研讨会论文集(职业训练局的13),2013年6月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 女同胞,j·p·米兰达:马,和洛杉矶达席尔瓦,“Database-aided感应雷达乐队,”诉讼IEEE国际研讨会的动态频谱接入网络(DYSPAN 14)美国弗吉尼亚州麦克林,页1 - 6,,2014年4月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. m . Ghorbanzadeh e . Visotsky p . Moorut w·杨和c·克兰西,“雷达带内干扰影响宏单元LTE上行部署在美国3.5 GHz乐队”计算国际会议、网络和通信(ICNC 15)加登格罗夫,页248 - 254年,加州,美国,2015年2月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. m . Ghorbanzadeh e . Visotsky p . Moorut w·杨和c·克兰西,“雷达inband和带外干扰到LTE宏观和小细胞上行链路的3.5 GHz乐队”IEEE无线通信和网络研讨会论文集(WCNC 15)2015年3月,页1829 - 1834。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. H.-A。Safavi-Naeini, c . Ghosh e . Visotsky r . Ratasuk和s·罗伊,“影响和缓解下行LTE的窄带雷达干扰”IEEE国际会议通信学报》(ICC的15),页2644 - 2649,伦敦,英国,2015年6月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 美国金、j . Choi和c·迪特里希”共处OFDM和脉冲雷达在3.5 GHz乐队不完美的感觉,”《IEEE无线通信和网络会议多哈,卡塔尔,2016年4月。视图:谷歌学术搜索
16. m .棉花和r . Dalke“频谱占用测量3550 - 3650兆赫的海事雷达波段圣地亚哥附近的加州,“NTIA报告tr - 14 - 500, 2014。视图:谷歌学术搜索
17. y赵和S.-G。Haggman”,对多普勒频移和载波频率误差的敏感性在OFDM系统的影响和解决方案,”《IEEE 46车辆技术会议,3卷,第1568 - 1564页,亚特兰大,乔治亚州,美国,1996年5月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. y Fu和c . Ko,“一个新的ICI self-cancellation方案对于OFDM系统基于广义信号映射器,”第五届国际研讨会学报》无线个人多媒体通信,3卷,第999 - 995页,IEEE 2002。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. 中州。彭,研究。郭,G.-R。李,黄永发。温,“新ICI-self-cancellation-scheme OFDM系统的性能分析,“IEEE消费类电子产品,53卷,不。4、1333 - 1338年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 方问:施,y、m .王”小说ICI self-cancellation方案对于OFDM系统,”学报》第五届国际会议上无线通信、网络和移动计算(WiCOM ' 09),页1 - 4,IEEE,北京,中国,2009年9月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 下一代移动网络,NGMN 5 g白皮书下一代移动网络有限公司,法兰克福,德国,2015年。
22. 操作和信号安全、军队规定530 - 1,2005。
23. s . Brandes基于OFDM的覆盖系统中相互干扰的抑制德国卡尔斯鲁厄大学Fridericiana卡尔斯鲁厄2009。
24. s . Brandes美国普尔酒馆,m .迅速地“补偿脉冲干扰的影响减轻的消隐在OFDM系统中,”《IEEE全球电信会议(GLOBECOM ' 09)美国,页1 - 6,檀香山,夏威夷,2009年12月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. 美国普尔酒馆,d . Shutin和m .迅速地“缓解冲动频率选择基于OFDM系统的干扰,”IEEE无线通信信,1卷,不。5,484 - 487年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. a·戈德史密斯无线通信英国剑桥,剑桥大学,2005年。
27. 艾哈迈德和m·卡瓦依“动态null数据副载波开关对OFDM地表铺面减少计算开销较低,“电子信件,48卷,不。9日,第499 - 498页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. m . Ghogho a哲人,g . b . Giannakis”优化null-subcarrier选择首席财务官估计OFDM在频率选择衰落通道”《IEEE全球Telecommunicatins会议(GLOBECOM ' 01),页202 - 206,圣安东尼奥,德克萨斯州,美国,2001年11月。视图:谷歌学术搜索
29. b . Wang林志信。Ho和学术界。林,”副载波OFDM零副载波在减少地表铺面通过转移数据,”IEEE通信信,16卷,不。9日,第1379 - 1377页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. h .诉穷,介绍了信号检测和估计施普林格,纽约,纽约,美国,第二版,1994年版。视图:出版商的网站|MathSciNet
31. j . w . Chong d . k .唱,唱y,“跨层性能分析对CSMA / CA协议:不完美的感知的影响,“IEEE车辆技术卷,59号3、1100 - 1108年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. f .女同胞:马,l·a·达席尔瓦”雷达、电视和手机乐队:哪个乐队的频谱接入技术?”IEEE通信调查和教程,16卷,不。3、1193 - 1220年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. 3 gpp”,进一步进步EUTRA物理层方面,释放9日”3 gpp TR36.814 V9.0.0(2010 - 03), 2010年。视图:谷歌学术搜索
34. 思科,“思科视觉网络指数:全球移动数据流量预估更新”白皮书20152020,2016。视图:谷歌学术搜索

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