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兴趣联盟 - 电子与通信工程

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    干扰删除技术在EV-DO中的应用

    张进 2010-12-25 11:28
    采用CDMA多址方式的cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA三大3G主流标准皆为干扰受限系统。其中cdma2000的演进版本EV-DO采用TDM(时分复用)和多项链路自适应技术使前向容量大大增强,但反向由于多径衰落和用户码道间的非正交性导致用户间存在着多址干扰(MAI),从而使整个系统仍为干扰受限。因此降低EV-DO系统的上行多址干扰至关重要,而干扰删除技术能够有效地降低多址干扰,提高接入成功率和系统容量。

    干扰删除EV-DO中的实现

      从接收机性能和系统容量的角度来看,CDMA系统本质上干扰受限。然而有文献指出CDMA本身不是干扰受限的,而是受常规匹配滤波器接收机的影响而造成干扰受限的。多址通信系统的最优多用户检测(MUD)技术实现复杂度过高,在大多数实际CDMA接收机中是无法实现的。于是大量低实现复杂度的次优多用户检测算法出现。

      次优多用户检测技术主要分为两类:线性均衡器和干扰删除(IC)接收机。线性均衡器即抑制多址干扰的线性滤波器;而IC接收机的基本思想是再生重构每个用户造成的MAI,然后从接收信号中减去这些重构的干扰。为了提高干扰删除性能,干扰删除检测器通常采用多级级联的结构。主要的干扰删除技术分为串行干扰删除(SIC)和并行干扰删除(PIC)两种。

      EVDO反向信道结构如图1所示,其中导频、开销、业务信道均采用串行干扰删除技术。导频信道接收后便可以删除,因为它是一个先验的值(基站端不需要进行解调和解码就可以进行估计);开销信道和业务信道则必须先进行解调和解码后才能删除。下面着重介绍业务信道干扰删除的实现。

      图2所示为基站接收到的用户数据包,基站将这些数据包缓存以进行迭代IC过程。图中,用户组表示用户间数据包的同步关系——用户组间的数据包异步到达,存在帧偏置;用户组内的数据包则同步到达。基站将对缓存的数据包先排序再进行串行干扰删除操作,具体步骤如下:

      首先对所有在slotn接收到最后一个子包(subpacket)的数据包进行解调解码、干扰删除操作。进行干扰删除前先对这些数据包进行排序,确保解调解码成功率高的用户数据包排在前面。因为最初的数据包解码失败会造成干扰估计错误,导致误码扩散,影响IC接收机的性能。排序完成后,尝试对排序队列中的数据包依次进行解调译码,并根据解码结果进行干扰重构并从接收信号中删除。接下来,对slotn-1、slotn-2、slotn-3重复前面的排序、解码、干扰删除操作。最终实现对缓存中所有用户数据包的解码。

    干扰删除提升EV-DO系统性能

      目前的EV-DO系统上行存在着用户间的多址干扰,制约着系统的反向性能,因此在EV-DO系统上行进行干扰删除,可以提升系统反向容量。并且,干扰删除技术可以降低上行噪声增长,使基站的反向覆盖半径扩大。这对于上行受限的现实网络来说,意味着建网成本的降低。

      为了充分体现IC的效果,我们选用了干扰恶劣的场景进行案例设计。需要注意的是,实际系统中应用干扰删除技术,并不能够完全消除干扰。一方面,由于无线环境中的多径衰落,用户干扰无法完全恢复;另一方面,只有解调解码成功的用户信号才能够进行进一步的干扰删除操作,即邻小区用户干扰是无法通过IC消除的。因此实际系统中应用干扰删除技术只能部分消除干扰。仿真算法中充分考虑了无线信道多径衰落及邻小区干扰的影响,可以真实反映实际系统采用干扰删除的效果。

      案例采用北京地图,系统部署为EV-DORevA,分别在有IC和无IC条件下进行了仿真。基站呈多边形分布,案例假设用户均匀分布,共计约900激活用户,用户开展的业务为视频电话业务,上行承载速率为76.8kbps。

      由表2可以看出,由于采用干扰删除技术降低了上行多址干扰,终端接入失败率大大降低,服务用户数增加。如图3、4所示,两种情形下,接入失败的主要原因均为上行噪声增长受限。采用IC技术可以减小ROT上升,从而使接纳用户增多。

      由于接纳服务用户数的增加,上行吞吐量也随之增加。案例中,采用串行干扰删除技术可以使小区上行吞吐量从392kbps上升到597kbps,增幅大约为200kbps,小区上行吞吐量提升50%。同时小区的下行吞吐量也有所增加,从1248kbps上升到1673kbps。由于整个系统中上行干扰是制约系统能力的瓶颈,因此上行应用干扰删除将全面提升系统能力。

      综上,在EV-DO系统中应用干扰删除,可降低用户间多址干扰,降低用户接入失败率,改善用户体验,并提高小区上行吞吐量和频谱效率,提升系统性能。

      通过规划仿真案例,可以看出EV-DO系统在上行运用干扰删除技术可以大幅降低多址干扰,控制上行RoT的增长,提升系统吞吐量,并提高用户服务成功率,改善用户体验。同时我们也应该看到,引入干扰删除会增加一定的系统实现复杂度,系统性能的提升是需要付出代价的。但考虑到在不久的将来,可视电话等上下行对称业务的广泛开展,系统上行能力将成为业务开展的瓶颈。EVDO Re-lease0版本下行峰值速率已达2.4Mbps,而版本A可达3.1Mbps。为了避免上下行容量失衡,缩小上下行系统能力差距,满足对称业务的需求,在系统上行应用干扰删除技术是十分必要的。

      (文章转载)

  • 举报 #1
    韩斐 2013-03-17 20:10
    干扰删除EV-DO中的实现
  • 举报 #3
    韩斐 2013-03-17 20:11
    干扰删除提升EV-DO系统性能
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