减少WCDMA和TDMA系统中的干扰

减少WCDMA和TDMA系统中的干扰 摘要

本文主要对UMTS移动通信系统中的WCDMA上行链路的性能进行评估，此外，还对在一个小区中通过WCDMA和TDMA系统的融合来增加移动通信系统小区的容量的这种可能性做研究。我们希望减少在WCDMA和TDMA中小区之间的干扰，甚至是完全消除这种干扰，以便他们能协调工作。这将会大大增加小区的容量，并且在一个小区中WCDMA和TDMA系统的融合通过计算机仿真可以实现。

关键字：小区容量、WCDMA、TDMA、干扰

一、 简介

宽带CDMA是一个直接序列码分多址接入系统（DS—CDMA）系统，在这个系统中，用户信息比特通过与随机序列交织后在一个很宽的频带中传输。为了支持高比特率数据的传输，可变扩频和多码连接技术也被应用到系统中。 在移动通信系统中增加小区容量是一个很重要的工程，鉴于系统的高成本和频谱资源的有限，提高频谱的利用率是下一代蜂窝系统在经济方面取得成功的根本,为使用有限的资源更有效而提出的的一个新概念就是将现有无线资源相结合和协调的混合系统，这能够充分利用单个系统的能力。这种混合系统在一定程度上任何时候都有一定的自由度，例如我们可以根据服务质量的要求和整个系统的传输特性选择最有效的传输系统。

一些研究者已明确表明，未来的多址接入方案要实现覆盖是值得我们学习和模拟的。模拟算法被用来研究的覆盖效果的混合系统的性能上的不同的方案。使用陷波滤波器来提高混合系统的容量的效果在[4]中有研究，而功率控制机制对混合方案的误比特率的影响在[5]中有研究，在[6]中用一个简化的模型来研究在GSM和CDMA系统运行在相同频带上时系统的性能。在[7]中，提出了一种将TDMA基站蜂窝结构和采用直接序列扩频通信的CDMA相结合的系统，在前向和反向链路中通过时分复用来增加容量。在另外一项研究[8]中，蜂窝移动应用系统被提出，在每个小区内通过TDMA实现多用户复用、CDMA来控制内部干扰。通过模拟仿真的比较显示所提出的系统能过提高整个系统的容量。再

[9]中比较了两个扩频系统的性能。第一个是在传统意义上的WCDMA系统，而第二个系统是在反向链路采用扩频TDMA系统。结果表明TDMA应该用于室内

蜂窝系统中而WCDMA应该用于室外蜂窝系统中。窄带CDMA系统和TDMA系统中，以提供更高的频谱效率[10]提出了使用的频率重叠的可能性的理论探讨。结果表明，在一定条件下两个系统可以工作在相同的频带和在同一区域内，在整个系统的整体容量有相当大的改善。在本文中，上行链路UMTS系统仿真器的使用MATLAB实现，就色散和AWGN信道对系统性能的影响做了研究。研究也考虑到TDMA和WCDMA的融合对系统误码率的影响。所提出的方法主要目的是在同一个小区通过联合操作两个系统来提高系统容量，我们也提出了一种简单的在TDMA和WCDMA系统中减小干扰的方案。

本文的组织如下：第二节给出了一个初步介绍WCDMA上行链路仿真AWGN和分散渠道的作用下，它的BER性能。第三节介绍了WCDMA-TDMA融合方式，而第四节主要考虑干扰消除，第五节讨论所获得的结果，最后得出结论第六节中。

二、WCDMA上行链路的系统说明

在WCDMA（UMTS）的上行链路通信系统;两个物理信道专用于每个移动站，并且有数据信道和数据信道的控制通道。数据信道被用来传送的声音和图像等信息数据，而控制信道被用于携带控制信号。用于上行链路的WCDMA系统的一个简单的示意图示于图 1。

图1WCDMA上行链路系统

首先，数据和控制通道位使用BPSK调制器调制，然后将它们传播以正交可变扩频因子（OVSF）短代码的形式。然后，两个信道经过复杂的处理使其正交相关。所得的信号则乘以长的Golden码进行交织.。Golden 码是复杂的长序列具有低相关性，和相对较高的自相关。经加扰的信号然后被发送并在信道中传播。

在基站处接收器，一个反向的过程。解扰所接收的信号后，对数据和控制信道简单地被分离，如在图1所示。然后通过一个匹配滤波器，通过积分和转储来估计所发送的BPSK信号。

A、 上行系统模拟器

我们已经使用MATLAB / SIMULINK建立了基带的WCDMA系统模拟器。该模拟器包扩一定数目的移动台（用户），色散信道和/或加性高斯白噪声（AWGN）信道和基站接收机。这个模拟器为了简单起见，我们做了一些假设。首先，我们使用的是一个小区模型，因此有没有同信道干扰；其次，采用完善的功率控制，使所有用户都具有相同的信号在基站接收机电源；第三，每个用户有其自己的正交可变扩频因子（OVSF）和扰码；最后，发射器和接受器所传输的信号码之间完全同步。

在仿真中我们选择接收端的误比特率作为系统性能评判的标准，误码率通过运行仿真器来获得。

B、 上行链路仿真系统

模拟器运行后，可以得到每个系统所产生的信号波形。图 2示出这些波形和它们的位置，根据示于图1的示意图。

图3示出对于用户数量的变化，当所发送的信号在色散和色散高斯信道中传播的接收的BER。其中扩频因子（SF）被取为8；另外，信息比特率是480 kbps的。这是显而易见的BER随用户数量的增加而增加；同时也很清楚，对于相同数目的用户，AWGN信道的增加也会增加BER，因为色散信道的影响占主导地位。

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图2 选定的测试点的信号波形

图4显示出在信道的扩频因子不同时在色散信道中BER的情况。很显然，对于相同数量的用户当扩频因子从8增加到16时系统的BER有所提高。这是因为增加扩频因子就降低了噪声功率，从而导致在接收机处的SNR的改善，从而降低了误码率。AWGN方差对系统性能的影响示于图 5中。噪声方差的增加，增加了接收错误比特的概率。此外，增加扩频因子时系统对信号就更加敏感。

图3 用户数目与BER的关系