CDMA2000 1x EV-DO前向鏈路均衡器的仿真和測試

裘再奇

[摘要]為了提高前向鏈路接收機(jī)的載波干擾比并因此自適應(yīng)地獲得更高的平均服務(wù)數(shù)據(jù)率，1x EV-DO Rev.A版本采用均衡技術(shù)消除符號(hào)間干擾和其他信道損傷。文章通過網(wǎng)絡(luò)級仿真、實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測試給出不同信道條件下均衡器相比于Rake接收機(jī)的扇區(qū)吞吐量的增益。

[關(guān)鍵詞]1x EV-DO均衡器Rake接收機(jī)C/I吞吐量

1引言

CDMA2000 1x EV-DO扇區(qū)覆蓋的中心至中間位置，可達(dá)到的載波干擾比(以下稱C/I)受限于白干擾、多徑衰落信道產(chǎn)生的符號(hào)間干擾(以下稱ISI)、基站和移動(dòng)臺(tái)的失真等。即使在沒有多徑干擾而只有AWGN噪聲的情況下，由于來自脈沖成形濾波器的符號(hào)間干擾，C/I值最高只能達(dá)到16.4dB。因此消除符號(hào)間干擾是實(shí)現(xiàn)前向鏈路高數(shù)據(jù)率的重要條件。以多徑時(shí)間色散信道為例，信號(hào)結(jié)構(gòu)中噪聲強(qiáng)時(shí)，復(fù)雜度低的Rake接收機(jī)也能輸出滿意的信噪比，但噪聲弱而ISI較強(qiáng)時(shí)，就要用均衡器抑制符號(hào)間干擾而最大化C/I了。更進(jìn)一步，均衡器還能降低對移動(dòng)臺(tái)非理想特性(I/Q分量不平衡、濾波器失真等)的敏感度。相關(guān)鏈路級仿真的結(jié)果顯示調(diào)制符號(hào)信噪比達(dá)到10dB時(shí)，Rake接收機(jī)的誤碼率達(dá)到5％，MMSE算法均衡器的誤碼率則是0.1％。

2網(wǎng)絡(luò)級仿真

2.1仿真模型

(1)網(wǎng)絡(luò)級仿真基于CR1002-A version0.1評估框架中的有關(guān)章節(jié)。

(2)仿真采用商用芯片的均衡器算法，也就是LMS算法的自適應(yīng)線性均衡器。信道符號(hào)、衰落、線性橫向?yàn)V波器都用復(fù)數(shù)。

(3)考慮了某些非理想因素，如基帶脈沖成形濾波器的指標(biāo)、熱噪聲計(jì)算加上接收機(jī)噪聲系數(shù)、常見的器件波形失真。

(4)動(dòng)態(tài)仿真反向鏈路開銷信道性能。

(5)網(wǎng)絡(luò)級仿真模型框圖見圖1：

2.2信道參數(shù)

信道模型和多徑模型規(guī)定了路徑數(shù)、路徑時(shí)延、功率、多普勒頻移、衰落類型等參數(shù)。

用于評估的信道模型ISI不是很強(qiáng)，衰落持續(xù)時(shí)間也較短。

2.3仿真結(jié)果

(1)每扇區(qū)16個(gè)用戶，使用FTP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，不同信道條件下的吞吐量見表2：

(2)結(jié)合鏈路級仿真的結(jié)果，可以明確ISI不是很強(qiáng)時(shí)，線性均衡器抑制干擾的性能很好，帶來較大增益。

(3)有衰落時(shí)。線性均衡器對性能的提高有局限性，需要用Turbo編碼和交織器等技術(shù)。

3實(shí)驗(yàn)室測試

3 1測試場景

在美國Spirent公司開發(fā)的APEX Data吞吐量測試系統(tǒng)上采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2。終端選用支持均衡技術(shù)的高通工程樣機(jī)FFA6800和只有Rake接收機(jī)的QTP5500。SR3462 EV-DO模擬器集成了高通公司的1x EV-DO協(xié)議棧和通信芯片，Spirent公司則開發(fā)了測試軟件TestDrive Ⅱ。整個(gè)平臺(tái)構(gòu)建了很好的系統(tǒng)級測試場景。

3.2測試結(jié)果

(1)沒ISI干擾時(shí)，Rake接收機(jī)和均衡器性能很接近。

(2)Ped-B信道時(shí)，增益最大。

(3)單徑、Rician衰落時(shí)，線性均衡器有不錯(cuò)的15.4％增益。

(4)雙天線時(shí)的絕對吞吐量比單天線高30％以上，說明多天線的線性均衡器有較大的增益。

(5)雙天線、單用戶時(shí)兩種接收機(jī)的吞吐量比較見表3。信道簡稱跟參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系見表1和2。

4現(xiàn)場測試

影響均衡器性能的首要因素是信道條件，但實(shí)際移動(dòng)無線信道是未知的，需要做信道估計(jì)，所以現(xiàn)場測試環(huán)節(jié)對性能評估必不可少。我們選取了8個(gè)測試點(diǎn)，測試天線安裝在面包外，被測終端共用天線，靜止?fàn)顟B(tài)下測試。

雙天線、單用戶，扇區(qū)物理層吞吐量現(xiàn)場測試結(jié)果見圖3。Rake接收機(jī)平均吞吐量是1082.72kbps，均衡器平均吞吐量是1584.37kbps，增益達(dá)到46.3％。

5結(jié)論

(1)仿真和測試結(jié)果表明，在CDMA2000 1x EV-DO Rev.A的前向鏈路，均衡器貢獻(xiàn)了10％～60％的吞吐量增益。

(2)均衡器適用于各種信道條件、移動(dòng)速度和衰落類型。商用芯片在多普勒頻移≤15Hz時(shí)，均衡器性能優(yōu)于Rake接收機(jī)。

(3)高通的終端芯片組MSM6800和QSC6085已實(shí)現(xiàn)均衡算法。