减少WCDMA和TDMA系统中的干扰讲解Word文档格式.docx

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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480kbps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。

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

图4用户数量和扩频因子与BER的关系

图5噪声方差与BER的关系

二、WCDMA和TDMA系统融合对小区容量的影响

这项工作的目的是，使两个不同的移动通信系统的操作在同一小区中，从而提高小区容量，使理想的两个系统的用户的总和等于。

两个候选系统是WCDMA和TDMA，因为这两个系统是彼此相互干扰的。

A、混合系统操作说明

在本小节中，我们将解释如何在CDMA和TDMA系统操作当他们在同一个单元时。

图6示出扩频和去解阔的过程。

有用的信号经过扩频然后在宽带信道中传输并在接受端进行解扩。

正如我们在图6中所看到的在CDMA系统接收端的解扩过程是作为窄带干扰信号扩频操作的。

就TDMA和CDMA混合系统而言窄带TDMA信道对CDMA系统是窄带干扰如果他们在同一个频带内。

就TDMA系统而言，CDMA系统就是一个低功率谱密度的噪声干扰。

在TDMA接收机的接收机滤波器将确保类似噪声的干扰信号将仅在窄的带宽的TDMA系统中被接收。

因此，只有一小部分的CDMA干扰功率将被接收到的[10]，参见图7。

图6TDMA信号在CDMA接收器中的影响

图7CDMA信号在TDMA接收器中的影响

B、基带WCDMA/TDMA系统

时分复用（TDM）是几个数字信息的交织成一个以较高的比特率的数字信息，例如，我们考虑通用TDMA无线系统，该系统是类似于欧洲的基群，称为E1，传输数率为2.048Mbit/s，这是通过获得复用速率为64kbit/s的32个用户的PCM编码语音信号，[11]。

作为宽带码分多址（WCDMA）系统中的一个例子中，我们使用UMTS系统[8]，其中的比特率被选择为240kbps的，扩频因子为16。

因此，码片速率将是3.84兆码片/秒，这与扰频码的码片速率相同。

关于UMTS系统的更详细的信息可以找到其他地方[12]。

然而，我们提出了一个基站模型具有两个TDMA和WCDMA方式的移动台发射机和一个基站，其包含两个接收器，一个用于WCDMA和另一个用于TDMA。

值得一提的是，为了简单起见，我们模拟的仅是上行链路系统。

图8显示了一个简单的示意图，用于所提出的模型。

图8上行WCDMA/TDMA系统示意图

四、干扰消除（IC）简介

图9图示出噪声消除器的原理示意图，具体做法是用一个与TDMA带宽（2.048MHz）相匹配的FIR低通滤波器来提取TDMA干扰，然后再从接收到的（TDMA+WCDMA）组合信号中去除TDMA信号。

因此，这是可以得到WCDMA信号而没有TDMA信号的干扰。

图9干扰消除（IC）原理图

一个阈值电路被用于消除残余的WCDMA信号，该信号与所提取的TDMA信号如在图所示，该过滤器具有一个截止频率为2.048MHz的TDMA系统带宽匹配。

此外，当设计的过滤器，滤波器的群延迟是予以考虑。

它必须有一个大的群延迟（群时延={滤波器的阶数-1/2）。

在我们的设计中，我们选择一个合理的滤波器阶数为7；

这给出了一个群延迟3个采样周期。

表1示出了所设计的FIR低通滤波器的参数。

表1滤波器的参数

由于该信号将遭受的3个采样周期时延，它通过设计的FIR滤波器时，这种延迟必须通过一个延迟线（Z-3）来对信号进行校准。

此外，值得一提的，考虑到整个模拟过程中的延误和相应的补偿。

五、仿真结果和讨论

模拟运行足够的数目的数据符号下，我们忽略了的加性白高斯噪声的影响使研究的TDMA干扰的效果更清楚地。

图10给出了WCDMA接收器在一定数量的TDMA用户中两种不同情况下BER的变化，一种是在有干扰消除器，另外一种是没有干扰消除器。

同时，在一个WCDMA用户的情况下也作了仿真。

很明显，增加了用户的数量BER也相应的增加，因为TDMA干扰也增加了。

通过与没有使用噪声消除器（IC）的三次比较发现噪声消除器（IC）能够减小BER。

增加用户数量使BER也增加也给我们提示一些TDMA信号也通过了噪声消除器并使得BER增加，这是噪声消除器的一个缺点，因为我们是在理想的情况下增加用户数量而得到的BER，这可能是由于滤波器的非理想特性所造成的。

图10BER随WCDMA接收器的数量的变化

在WCDMA接收机和Pt/Pc与BER之间的关系示于图11，其中Pt是TDMA传输功率和Pc是WCDMA的移动站的发射功率。

模拟运行一个WCDMA用户和为32TDMA用户。

很明显，通常，增加Pt/Pc将会增加BER，但另一方面，我们能够观察到由于使用了噪声消除器BER平均将降低了四分之一。

图11WCDMA用户数为32是Pt/Pc与BER之间的关系

图12给出了在32个用户的TDMA系统中使用噪声消除器时Pt/Pc与BER的关系还有不同数目的用户与BER的关系。

很显然，在相同Pt/Pc的情况下，增加用户数量会使得BER增加，这是因为WCDMA的干扰增多了；

我们也观察到增加Pt/Pc也会使得BER增加，这是因为滤波器的非理想特性。

图12在使用了IC情况下不同WCDMA用户数目和Pt/Pc与BER的关系

现在，我们为了一个IC性能的清晰结果，我们定义一个改善因子作为从没有干扰消除器到有干扰消除器BER的变化率。

图13给出了在保持TDMA用户数量不变（32时Nc和Pt/Pc与改善因子的关系。

Nc增加时改善因子在减小这可以做以下表述：

减小WCDMA干扰使得TDMA干扰成为主要干扰因此通过干扰消除器抑制TDMA干扰就会使得BER得到较好的改善，同时也观察到当Pt/Pc=2时改善因子取得最大值。

图13对不同WCDMA用户数Pt/Pc与改善因子的关系

六、总结

WCDMA和TDMA系统能够工作在同一小区内，因此通过用干扰消除器来减少两个系统的相关干扰最终提高小区容量是可以实现的。

在WCDMA基站接收器使用干扰消除器可以较好的减小BER；

另一方面，在TDMA接收器端能够通过在TDMA移动站增加发射功率来减小WCDMA干扰的影响。

参考文献

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[4]J.Castaeda-Camacho,andD.Lara-Rodriguez,“Ontheuseofnotchfiltersandorderedco-channelTDMAslotsstrategiestotheTDMAandCDMAoverlaidsystems”,IEEEWirelessCommunications&

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[12]HarriHolmaandAnttiToskala,“WCDMAforUMTS”,JohnWiley&

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