On Models for Interference Calculations between Radio Communication Systems

• Main Author: Vihlborg, Fredrik
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Signalbehandling 2011
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-52591

When installing a new radio system, it is of great importance to know that it will not interfere with the already existing systems, and that they can coexist side by side. The problems that will follow if interference occurs, can be of huge magnitude, e.g. radars not working, trains stopping etc. The idea of this thesis is to find an analysing method that can take several parameters into account when evaluating the scenario and its possible conflicts, and since many of the radio systems today are digital, give the bit error rate as a result. The problem is to find a way to model both the victim signal and the interfering signal(s), that also takes as many variables as possible into account when doing so. The model should be as general as possible, making it applicable on many different scenarios. Since many of the older radio systems are narrowband systems (e.g. GSM), and many of the newly deployed radio systems are wideband systems (e.g. UMTS, LTE), it is also necessary be able to represent such systems in the same environment. Also, is it possible to replace the modulated interferer with some random process? When a good model to describe the signal and interference was found, simulations were made in Matlab to test it. Variables such as modulation, power, frequencies, losses and filters were all included in the implementation. The results of the simulations show bit error rates, i.e. how much the interfering system affects the victim system, as a function of the geographical distance between them, and also their difference in frequency. In the case with a GSM-R system with a cell radius of 8 km being interfered by a LTE system, the minimum distance from the LTE transmitter to the GSM-R receiver to keep a BER < 10-3 was found to be 1.5 km. If a frequency guard band were used, those minimum distances were lowered to 900 m and 800 m, respectively. Replacing the LTE transmission (OFDM) with a sequence generated from a Middleton Class A process, the same results could not be obtained. The method described in this thesis to evaluate the possible conflict between different radio systems is general enough to be able to handle any kind of systems, together with their specific parameters and design choices. === Vid installation av ett nytt radiosystem, är det av stor vikt att veta att det inte kommer att störa de redan befintliga systemen, ochatt de kan samexistera sida vid sida. Problem som kan uppstå vid sådana störningar kan vara av stor omfattning, t ex att radar inte fungerar, tåg stannar etc. Idén bakom detta examensarbete är att hitta en analysmetod som kan ta flera parametrar i beaktande när ett möjligt störscenario och dess eventuella konflikter ska simuleras. Eftersom många radiosystem idag är digitala, presenteras resultaten genom bitfelskurvor. Problemet är att hitta en metod att modellera både den störda signalen samt den eller de signaler som stör, samtidigt som så många parametrar som möjligt tas i beaktning. Modellen ska vara så generell som möjligt, vilket gör den applicerbar i många olika scenarion. Eftersom många äldre system är smalbandiga (t ex GSM), och många nya system är bredbandiga (t ex UMTS, LTE), måste modellen också klara av att hantera både smal- och bredbandiga system. Det ska också utvärderas om det är möjligt att istället använda en statistiskfördelning som ersättare för störsignalen. Modellen implementerades i Matlab. Variabler såsom modulation,utsänd effekt, frekvenser, förluster och filter är inkluderade i implementeringen. Resultaten visas i bitfelskurvor, vilka påvisar hur mycket systemet blir påverkat av störsignalen. Både olika geografiska avstånd samt avstånd i frekvens har simulerats. I fallet med ett GSM-system med en cellradie på 8 km som störs av ett LTE-system, visar resultaten att ett säkerhetsavstånd på omkring 1.5 km krävs. Detta för att hålla bitfelshalten lägre än 10−3. När ett frekvensskyddsband infördes minskade det avståndet till 800 m. Att ersätta LTE-systemet med en sekvens genererad från en Middleton Class A-process, kunde inte liknande resultat uppnås. Metoden som beskrivs i detta examensarbete för att testa möjliga konflikter mellan radiosystem är generell nog att hantera alla möjliga system, med deras respektive parametrar och designval.