干擾刪除技術(shù)在EV-DO中的應(yīng)用

采用CDMA多址方式的cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA三大3G主流標(biāo)準(zhǔn)皆為干擾受限系統(tǒng)。其中cdma2000的演進(jìn)版本EV-DO采用TDM(時(shí)分復(fù)用)和多項(xiàng)鏈路自適應(yīng)技術(shù)使前向容量大大增強(qiáng)，但反向由于多徑衰落和用戶碼道間的非正交性導(dǎo)致用戶間存在著多址干擾(MAI)，從而使整個(gè)系統(tǒng)仍為干擾受限。因此降低EV-DO系統(tǒng)的上行多址干擾至關(guān)重要，而干擾刪除技術(shù)能夠有效地降低多址干擾，提高接入成功率和系統(tǒng)容量。

干擾刪除EV-DO中的實(shí)現(xiàn)

從接收機(jī)性能和系統(tǒng)容量的角度來(lái)看，CDMA系統(tǒng)本質(zhì)上干擾受限。然而有文獻(xiàn)指出CDMA本身不是干擾受限的，而是受常規(guī)匹配濾波器接收機(jī)的影響而造成干擾受限的。多址通信系統(tǒng)的最優(yōu)多用戶檢測(cè)(MUD)技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度過(guò)高，在大多數(shù)實(shí)際CDMA接收機(jī)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。于是大量低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的次優(yōu)多用戶檢測(cè)算法出現(xiàn)。

次優(yōu)多用戶檢測(cè)技術(shù)主要分為兩類：線性均衡器和干擾刪除(IC)接收機(jī)。線性均衡器即抑制多址干擾的線性濾波器;而IC接收機(jī)的基本思想是再生重構(gòu)每個(gè)用戶造成的MAI，然后從接收信號(hào)中減去這些重構(gòu)的干擾。為了提高干擾刪除性能，干擾刪除檢測(cè)器通常采用多級(jí)級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)。主要的干擾刪除技術(shù)分為串行干擾刪除(SIC)和并行干擾刪除(PIC)兩種。

EVDO反向信道結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)頻、開(kāi)銷、業(yè)務(wù)信道均采用串行干擾刪除技術(shù)。導(dǎo)頻信道接收后便可以刪除，因?yàn)樗�是一個(gè)先驗(yàn)的值(基站端不需要進(jìn)行解調(diào)和解碼就可以進(jìn)行估計(jì));開(kāi)銷信道和業(yè)務(wù)信道則必須先進(jìn)行解調(diào)和解碼后才能刪除。下面著重介紹業(yè)務(wù)信道干擾刪除的實(shí)現(xiàn)。

基站接收到的用戶數(shù)據(jù)包，基站將這些數(shù)據(jù)包緩存以進(jìn)行迭代IC過(guò)程。用戶組表示用戶間數(shù)據(jù)包的同步關(guān)系——用戶組間的數(shù)據(jù)包異步到達(dá)，存在幀偏置;用戶組內(nèi)的數(shù)據(jù)包則同步到達(dá)�；�站將對(duì)緩存的數(shù)據(jù)包先排序再進(jìn)行串行干擾刪除操作，具體步驟如下：

首先對(duì)所有在slotn接收到最后一個(gè)子包(subpacket)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解調(diào)解碼、干擾刪除操作。進(jìn)行干擾刪除前先對(duì)這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行排序，確保解調(diào)解碼成功率高的用戶數(shù)據(jù)包排在前面。因?yàn)樽畛醯臄?shù)據(jù)包解碼失敗會(huì)造成干擾估計(jì)錯(cuò)誤，導(dǎo)致誤碼擴(kuò)散，影響IC接收機(jī)的性能。排序完成后，嘗試對(duì)排序隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包依次進(jìn)行解調(diào)譯碼，并根據(jù)解碼結(jié)果進(jìn)行干擾重構(gòu)并從接收信號(hào)中刪除。接下來(lái)，對(duì)slotn-1、slotn-2、slotn-3重復(fù)前面的排序、解碼、干擾刪除操作。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)緩存中所有用戶數(shù)據(jù)包的解碼。

干擾刪除提升EV-DO系統(tǒng)性能

目前的EV-DO系統(tǒng)上行存在著用戶間的多址干擾，制約著系統(tǒng)的反向性能，因此在EV-DO系統(tǒng)上行進(jìn)行干擾刪除，可以提升系統(tǒng)反向容量。并且，干擾刪除技術(shù)可以降低上行噪聲增長(zhǎng)，使基站的反向覆蓋半徑擴(kuò)大。這對(duì)于上行受限的現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，意味著建網(wǎng)成本的降低。

為了充分體現(xiàn)IC的效果，我們選用了干擾惡劣的場(chǎng)景進(jìn)行案例設(shè)計(jì)。需要注意的是，實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用干擾刪除技術(shù)，并不能夠完全消除干擾。一方面，由于無(wú)線環(huán)境中的多徑衰落，用戶干擾無(wú)法完全恢復(fù);另一方面，只有解調(diào)解碼成功的用戶信號(hào)才能夠進(jìn)行進(jìn)一步的干擾刪除操作，即鄰小區(qū)用戶干擾是無(wú)法通過(guò)IC消除的。因此實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用干擾刪除技術(shù)只能部分消除干擾。仿真算法中充分考慮了無(wú)線信道多徑衰落及鄰小區(qū)干擾的影響，可以真實(shí)反映實(shí)際系統(tǒng)采用干擾刪除的效果。

案例采用北京地圖，系統(tǒng)部署為EV-DORevA，分別在有IC和無(wú)IC條件下進(jìn)行了仿真�；�站呈多邊形分布，案例假設(shè)用戶均勻分布，共計(jì)約900激活用戶，用戶開(kāi)展的業(yè)務(wù)為視頻電話業(yè)務(wù)，上行承載速率為76.8kbps。

由此可以看出，由于采用干擾刪除技術(shù)降低了上行多址干擾，終端接入失敗率大大降低，服務(wù)用戶數(shù)增加。如圖3、4所示，兩種情形下，接入失敗的主要原因均為上行噪聲增長(zhǎng)受限。采用IC技術(shù)可以減小ROT上升，從而使接納用戶增多。

由于接納服務(wù)用戶數(shù)的增加，上行吞吐量也隨之增加。案例中，采用串行干擾刪除技術(shù)可以使小區(qū)上行吞吐量從392kbps上升到597kbps，增幅大約為200kbps，小區(qū)上行吞吐量提升50%。同時(shí)小區(qū)的下行吞吐量也有所增加，從1248kbps上升到1673kbps。由于整個(gè)系統(tǒng)中上行干擾是制約系統(tǒng)能力的瓶頸，因此上行應(yīng)用干擾刪除將全面提升系統(tǒng)能力。

綜上，在EV-DO系統(tǒng)中應(yīng)用干擾刪除，可降低用戶間多址干擾，降低用戶接入失敗率，改善用戶體驗(yàn)，并提高小區(qū)上行吞吐量和頻譜效率，提升系統(tǒng)性能。

通過(guò)規(guī)劃仿真案例，可以看出EV-DO系統(tǒng)在上行運(yùn)用干擾刪除技術(shù)可以大幅降低多址干擾，控制上行RoT的增長(zhǎng)，提升系統(tǒng)吞吐量，并提高用戶服務(wù)成功率，改善用戶體驗(yàn)。同時(shí)我們也應(yīng)該看到，引入干擾刪除會(huì)增加一定的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，系統(tǒng)性能的提升是需要付出代價(jià)的。但考慮到在不久的將來(lái)，可視電話等上下行對(duì)稱業(yè)務(wù)的廣泛開(kāi)展，系統(tǒng)上行能力將成為業(yè)務(wù)開(kāi)展的瓶頸。EVDO　Re-lease0版本下行峰值速率已達(dá)2.4Mbps，而版本A可達(dá)3.1Mbps。為了避免上下行容量失衡，縮小上下行系統(tǒng)能力差距，滿足對(duì)稱業(yè)務(wù)的需求，在系統(tǒng)上行應(yīng)用干擾刪除技術(shù)是十分必要的。