理论教育 CDMA的2.3.3版本时分

CDMA的2.3.3版本时分

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于时隙CDMA系统来说,联合检测是较好的检测方案,被称为JD-CDMA的空中接口概念就是基于联合检测的。作为UMTS和IMT-2000的TDD频带空中接口的TD-CDMA也可以应用联合检测,它允许小区内多路介入干扰和符号间干扰的彻底消除。在生成发送信号时传统JD-CDMA的这个特征可被看作是非必需的约束。在参考文献[TeRe01]中,描述了时分同步码分多址系统。TD-SCDMA是3G移动通信标准IMT-2000和UMTS的一部分。TD-SCDMA是一种改进的窄带TD-CDMA。同样具有16的扩展长度,TD-SCDMA可达到16,而TD-CDMA只能达到8。

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对于时隙CDMA系统来说,联合检测(Joint Detection,JD)是较好的检测方案,被称为JD-CDMA的空中接口概念就是基于联合检测的(见参考文献[Klei96],[LuBa00])。作为UMTS和IMT-2000(见参考文献[HKKO00])的TDD频带空中接口的TD-CDMA也可以应用联合检测,它允许小区内多路介入干扰和符号间干扰的彻底消除。在TD-CDMA的许多应用中,例如浏览网络时,期望下行链路能支持比上行链路更高的数据传输速率。因此,在TD-CDMA中,下行链路就像是瓶颈,要提高整个TD-CDMA的性能就必须提高下行链路的性能。下面,我们将阐述如何通过传统JD-CDMA与在参考文献[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00],[MTWB01]中提出的联合发送(Joint Transmission,JT)方案的结合达到增强下行链路性能的目的,而这样的结合并不明显,成本不高。作为这种联合的先决条件是,在基站处,下行链路的有效信道冲激响应必须是可知的。在时分双工(TDD)系统中,通过对上行链路信道进行估计就能基本满足这个条件。在基站处JT与的多传输天线的结合可最优化应用天线,这是很有好处的(见参考文献[StBl96],[BKNS94])。为了使陈述尽量简洁,我们假定读者很熟悉参考文献[Klel96],[LuBa00],[HKKO00],[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00]中的内容并且熟知这些参考文献中的常用符号。

考虑一个传统的JD-CDMA下行链路,在这条链路上基站支持K个移动终端(MT),k=1,…,K。由基站发送给各个移动终端的K个局部数据向量dk),k=1,…,K,构成了全局数据向量:

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一般来说,基站和移动终端都使用不止一根天线。当基站处部署了多传输天线时,依靠一个由CDMA码和天线加权构成的调制器矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-53.jpg,就可以得到总传输信号:

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基站单个天线和移动终端k之间的信道冲激响应可由部分信道矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-55.jpg表示(见参考文献[LuBa00])。

然后,移动终端k处的期望信号可以由下式给出:

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在式(233)的中间位置的978-7-111-35072-9-Chapter02-57.jpg由式(232)取代,得到式(233)中右边的式子。在移动终端k处,由式(233)中的978-7-111-35072-9-Chapter02-58.jpg和迫零算法进行联合检测,可得到式(231)中的978-7-111-35072-9-Chapter02-59.jpg估计(见参考文献[Klei96]、[LuBa00])。

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大括号中的矩阵是由移动终端k的后验决定的。当然,在移动终端k处只有与移动终端k的有关的局部数据向量978-7-111-35072-9-Chapter02-61.jpg的估计。

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式中{·}ji代表由大括号内的矩阵的ij列构成的矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-63.jpg。然而,在传统联合检测中应用的矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-64.jpg允许对特定移动终端无用的数据被检测到,这是多余的。在生成发送信号978-7-111-35072-9-Chapter02-65.jpg时传统JD-CDMA的这个特征可被看作是非必需的约束。由式(232)生成的信号978-7-111-35072-9-Chapter02-66.jpg在移动终端k处能检测到不相关的数据。因此,应当在只考虑与此移动终端相关的数据情况下生成978-7-111-35072-9-Chapter02-67.jpg,记为978-7-111-35072-9-Chapter02-68.jpg。这个基本原理使得对978-7-111-35072-9-Chapter02-69.jpg的设计有了更多的自由度,如,可以利用此原理来最小化必需传输能量,进而减小对这K个基站外的各基站的干扰,k=1,…,K

如参考文献[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00]所示,在联合传输方案中,移动终端k=1,…,K处的解调器是以特定移动终端解调矩阵的形式先验决定的。这些矩阵同上面提到过的局部信道矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-70.jpg一起作为后验判决调制矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-71.jpg的输入,一般来说978-7-111-35072-9-Chapter02-72.jpg不同于传统JD-CDMA中使用的调制矩阵。(www.daowen.com)

现在,作为此方法的关键,式(235)中的矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-73.jpg可以被看作是联合传输系统的局部解调矩阵。如参考文献[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00]所述,一个联合传输系统的部分解调矩阵可以组成一个对角分块矩阵,即总解调矩阵。若把式(235)中的矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-74.jpg作为部分解调矩阵,则总解调矩阵如下所示:

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上面介绍过的部分信道矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-76.jpg可构成总信道矩阵(见参考文献[MBWL00]、[MBLP00]、[BMWT00])

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根据联合传输方案,式(2.36)中的978-7-111-35072-9-Chapter02-78.jpg与式(2.37)中的978-7-111-35072-9-Chapter02-79.jpg可以用来生成联合传输调制矩阵(见参考文献[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00])

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若式(2.32)中的全局传输信号s是由式(2.38)中的后验判决调制矩阵978-7-111-35072-9-Chapter02-81.jpg代替传统JD-CDMA系统的先验判决调制矩阵生成的,那么总传输能量978-7-111-35072-9-Chapter02-82.jpg将会减小(见参考文献[MBWL00],[MBLP00],[BMWT00])。图2.17为MIMO联合传输方案的系统模型。

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图2.17 MIMO联合传输方案的系统模型

在参考文献[MoGF03]中,还考虑了一个下行链路方案,并且为了简化移动终端接收机,利用UTRA-TDD的TDD特性做了时空预均衡。新提出的均衡器综合法探讨了DS-CDMA的频率冗余和通过应用基站处的天线阵列达到的空间多样性。通过迫零准则得到滤波器系数。关于此算法的更多细节可参看3.5节。使用ITU步行A信道模型下的UTRA-TDD标准仿真器进行了仿真。即使是在一个满负载的系统中,使用多天线情况下,BS和单用户的误码率性能一致。

在参考文献[GiCo02]中,讨论了应用于UTRA-TDD宏小区方案的共轭梯度波束成形算法的性能。使用了基于循环单程返回模型的宽带指向性信道模型。仿真结果基本涵盖了最终的波束成形处理增益,着重关注了结果与方案特性之间的关系。移动终端与基站之间的距离对波束成形增益的影响不大。在移动终端周围的分散圆半径和分散点的总数对波束成形增益有一定影响,移动终端的分组类型对波束成形性能的影响最大。大体上,参数的改变使得在期望信号中置入波瓣和零位的角自由度更低了,另外,非期望干扰会导致更低的波束成形增益。

在参考文献[TeRe01]中,描述了时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。TD-SCDMA是3G移动通信标准IMT-2000和UMTS的一部分。TD-SCDMA是一种改进的窄带TD-CDMA。上行链路的时间同步得到了改进,这使得每个用户的主要路径在同一时间到达基站。由于正交编码的应用,用户间的很大一部分干扰可以避免。再加上使用了多接收天线,增加了系统容量。同样具有16的扩展长度,TD-SCDMA可达到16,而TD-CDMA只能达到8。对于满负荷系统方面,参考文献[TeRe01]研究了基于周期性神经网络(见3.5节)的不同非线性维特比译码算法的误码率性能。在时不变信道和时变多路信道中,非线性维特比译码算法比标准线性算法好得多。

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