（通信与信息系统专业论文）hsupa迭代并行分组干扰消除算法的研究.pdf

h s u p a 迭代行行分组干扰消除算法的研究 摘要 w c d m a 标准的演进升级经历了从稳定的r e l e 硒e 9 9 ( r 9 9 ) 到r e l e a s e 4 ( r 4 ) 、 r e l e 弱e 5 ( r 5 ) 、r e l e a s e 6 ( r 6 ) 、r e l e a s e 7 ( r 7 ) 、r e l e a s e 8 ( r 8 ) 。这些版本的升级 都是前向兼容的，在原来的基础上提出了新的技术，其中最值得关注的就是h s u p a ( 高 速上行链路分组接入技术) 。由于h s u p a 用户信道功率较大，影响其它信道的解调性能。 因此需要利用干扰消除技术来消除h s u p a 用户信道的干扰。 典型的干扰抵消算法有串行干扰抵消和并行干扰抵消算法。串行干扰抵消算法，具 有较强的抗远近效应能力，较低的实现复杂性和较高的系统性能。但其缺点在于时延较 大，在用户比较多时性能不是很理想。而并行干扰抵消算法实现复杂度却又太高。因此 结合串行干扰抵消和并行干扰抵消算法的优点，本文提出了迭代并行分组干扰抵消算 法。 首先，研究了课题的背景，总结了h s u p a 于w c d m a 在技术上的改进。接着详细 分析了干扰消除基本原理和两种干扰消除算法( 串行干扰消除算法、并行干扰消除算 法) 。 其次，对本文提出的迭代并行分组干扰消除算法进行链路级和系统级仿真，并通过 小区吞吐率和干扰消除增益等性能指标，验证了这种算法在不同信道下的干扰消除性 能。 最后，本文通过研究控制信道和数据信道干扰重构减去的干扰消除技术的处理流 程，设置系统级仿真参数通过查链路级短期仿真曲线图上的误块率、干扰消除效率，间 接计算获得这种算法所带来的干扰消除增益，验证了这种算法在芯片上的应用价值。 关键词：高速上行分组接入技术；干扰消除；混合自动请求重传；功率控制 h s u p a 迭代并行分组干扰消除算法的研究 a bs t r a c t t h ee v o l u t i o no fw c d m as t a n d a r dh a sg o n ef r o ms t a b l er e l e a s e 一9 9 ( r 9 9 ) t ot h er e l e a s e 一4 ( r 4 ) ，t h er e l e a s e 一5 ( r 5 ) ，t h er e l e a s e 一6 ( r 6 ) ，t h er e l e a s e 一7 ( r 7 ) ，t h er e l e a s e - 8 ( r 8 ) t h e s e v e r s i o n so ft h eu p g r a d e sa r ea l lf o r w a r dc o m p a t i b l e n e wt e c h n o l o g i e sb a s e do i lt h eo r i g i n a l v e r s i o na r ep r o p o s e da n dh s u p a ( h i g hs p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s ) i st h em o s ta t t r a c t i v eo n e a st h ec h a n n e ld e m o d u l a t i o np e r f o r m a n c ei sa f f e c t e db yt h el a r g ec h a n n e lp o w e ro fh s u p au s e r s ， i n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o nt e c h n i q u e sa r ea p p l i e dt oe l i m i l a t et h ei n t e r f e r e n c eo fh s u p au s e r s s e r i a li n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na n dp a r a l l e li n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na r et y p i c a li n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o na l g o r i t h m s s e r i a li n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na l g o r i t h mh a sb e t t e rn e a r - f a rr e s i s t a n c e a b i l i t y , l o w e ri m p l e m e n t a t i o nc o m p l e x i t ya n dh i g h e rs y s t e mp e r f o r m a n c e b u ti th a st h ed r a w b a c k o fl a r g e rt i m ed e l a y t h ep e r f o r m a n c ei sd e t e r i o r a t e dw i t hl a r g e rn u m b e ro fu s e r s h o w e v e r , t h e p a r a l l e l i n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na l s oh a st h ed e f e c t so fl a r g ei m p l e m e n t a t i o nc o m p l e x i t y t h e r e f o r e ，c o m b i n i n gt h ea d v a n t a g e so fs i ca n dp i c ，a ni t e r a t i v ep a r a l l e lp a c k e ti n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o na l g o r i t h mi sp r o p o s e di nt h i sp a p e r t ob e g i nw i t h ，t h er e s e a r c hb a c k g r o u n di sp r e s e n t e d , a n dt h et e c h n i c a li m p r o v e m e n t so f h s u p ab a s e do nw c d m aa les u m m e r i z e d t h eb a s i cp r i n c i p l e so ft h et w ot y p i c a li n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o n a l g o r i t h m s ( s e r i a l i n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o n a l g o r i t h m ，p a r a l l e l i n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o na l g o r i t h m ) a r ea n a l y e di nd e t a i l s e c o n d l y , a ni t e r a t i v ep a r a l l e lp a c k e ti n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na l g o r i t h mi sp r o p o s e d ，a n d t h es i m u l a t i o nr e s u l t so ft h es y s t e m - l e v e la n dl i n k - l e v e la l ep r e s e n t e d t h eb e t t e ri n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o np e r f o r m a n c eu n d e rd i f f e r e n tc h a n n e l si sv e r i f i e db yp e r f o r m a n c eo ft h r o u g h p u t w i t h i ne a c hc e l la n di n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o ng a i n s a tl a s t ，t h ep r o c e s s e so fi n t e r f e r e n c er e c o n s t r u c t i o na n ds u b t r a c t i o ni n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o n a l g o r i t h m f o rt h ec o n t r o lc h a n n e la n dt h ed a t ac h a n n e la r ei n t r o d u c e d t h ei n t e r f e r e n c e c a n c e l l a t i o ng a i no ft h ep r o p o s e da l g o r i t h mc o , l lb ea c h i e v e di n d i r e c t l yt h r o u g ht h el i n k l e v e l s i m u l a t i o nc u r v e so fb l o c ke r r o rr a t ea n di n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o ne f f i c i e n c yw i t hd e s i g n e d s y s t e m l e v e ls i m u l a t i o np a r a m e t e r s t h ea p p l i c a t i o n so fi n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o na l g o r i t h mo n c h i pa l ev e r i f i e d 哈尔滨t 口c t 大学硕十学位论文 k e yw o r d s ：h s u p a ；i n t e r f e r e n c ec a n c e l l a t i o n ；h a r q ；p o w e rc o n t r o l 第1 章绪论 一 ：第1 章绪论 1 1 引言 h s u p a ( h i g hs p e e du p l i n kp a c k e t a c c e s s ) 是为了支持更高速率的数据业务、更低 的时延、更高的吞吐量和频谱利用率、对高数据速率业务的更好的覆盖而提出的1 。 h s u p a 作为继h s d p a 后又一个增强的数据解决方案，在全球多媒体发展、视频监控以 及移动v o l p ( v o i c e o v e ri p ) 升温的脚步声中，走入运营商的视野，受到业界的广泛关注。 h s u p a 是从2 0 0 2 年9 月的“专用传输信道上行链路增强”研究项目开始的，规范 是在2 0 0 4 年1 2 月份发布的第一个r 6 版本，首个h s u p a 商用网络在2 0 0 7 年开通。五 条新的物理信道e - a g c h 、e r g c h 、e h i c h 、e d p d c h 、e d p c c h 和两个新的m a c 实体m a c e 和m a c e s 被引入到了h s u p a 技术，h s u p a 技术把分组调度功能从r n c 下移到n o d eb ，实现了基于n o d eb 的快速分组调度，并通过具有增量冗余的快速物理 层混合自动请求重传h a r q ，可选的2 m s 无线短帧传输时间问隔及多码传输等关键技术 嘲，使得上行链路的数据吞吐率最高可达到5 7 6 m b i t s ，大大提高了上行链路数据业务的 承载能力。 采用极小的扩频因子对物理信道进行扩频可以达到h s u p a 技术中物理层上行峰值 比特速率。虽然这种技术提高了用户的上行传输速率，但对其它用户来说却造成了更大 的干扰【3 1 。为了提高上行用户的性能，减少高速率用户对其它用户的干扰、提高整个小 区的吞吐率，本文提出了迭代并行分组干扰消除技术。因为每个u e 都有自己专用的到 n o d eb 的e d c h 数据信道，它是连续的并独立于d c h 和其他u e 的e d c h ，所以， 如何有效的利用有限的上行无线资源实现系统性能的最优化是一个核心问题，而干扰消 除算法的优化可以更好的利用有限的上行无线资源实现系统性能的优化。 1 2 w c d m a 技术概述 w c d m a 技术的研究起步于上世纪8 0 年代，已经经历了大规模的标准化工作，在 国际核心频段发放的3 g 牌照中占多数。已经有几十个运营商开通了w c d m a 的商用业 务。w c d m a 拥有广泛设备厂家、芯片开发商和业务应用开发商的支持，以及全球漫游 等优势嗍。w c d m a 作为世界上技术领先、商用最多的网络制式，即将成为主导的应用 制式。w c d m a 无线接入正沿着高速下行链路分组接入和高速上行分组接入的路线演 哈尔滨。f ：稚人学硕十学何论文 进。 一 w c d m a 系统提供多速率服务，分组数据业务，复扩频，具有专用用户导频的相干 上行链路，以及无缝的频率间切换，快速前向链路功率控制，可选的多用户检测等技术。 w c d m a 两种不同制式的空中接口( 频分双工f d d 、时分双工t d d ) 。f d d 在世界范 围内已被广泛的商用。本文所研究的课题将基于w c d m a f d d 。 在欧洲和亚洲的大多数地区，为w c d m a f d d 分配的2 * 6 0 m h z 频谱，其收发频 率间隔1 9 0 m h z 。上行1 9 2 0 m h z 到1 9 8 0 m h z ，下行2 11 0 m h z 到2 1 7 0 m h z 。它可支持 3 8 4 k b p s 到2 m b p s 不等的数据传输速率，在每个1 0 m s 期问，用户之间的数据容量帧与 帧之间是可变的，而用户数据速率是恒定的。在低速或是在室内环境下，则可提供高达 2 m b p s 的传输速率。在高速移动的状态，则可提供3 8 4 k b p s 的传输速率。w c d m a 是 一个宽带直扩码分多址系统，码片速率3 8 4 m c h i p s ，即每秒3 8 4 兆个c h i p ( 码片) ，5 m h z 的载波带宽p 1 。c s ( 电路交换) 和p s ( 分组交换) 业务等混合业务可以在系统中承载。 其系统组成如图1 1 所示 i u s i m i _ l c 。 m e l t i e 图1 1w c d m a 系统组成图 本文研究的课题是在w c d m a 系统演进h s u p a 技术基础的无线接入网部分，所以， 对u t r a n 进行简要的介绍。移动终端( u e ) 与u t r a n 之间通过空中接口u u 口相连。 u t r a n 包含一个或多个无线网络子系统( r n s ) ，每个r n s 包含一个无线网络控制器 ( r n c ) ，一个或者多个基站( n o d eb ) 。r n c 通过i u r 接口彼此互连，r n c 与n o d eb 之间通过i u b 接口相型6 1 。n o d eb 的主要功能是进行空中接口物理层处理，如信道编码 和交织，速率匹配，扩频等，它也执行一些基本的无线资源管理工作，例如内环功率控 制等。 2 第1 章绪论 1 3w c d m a 的发展现状 根据3 g p p 的发展和目前的计划，w c d m a 的发展将经历几个阶段，可以用3 g p p 的版本号来区分，分别为r 9 9 、r 4 、r 5 、r 6 、r 7 、r 8 等1 。 3 g p p 的r 9 9 版本在2 0 0 0 年3 月冻结，它引入了全新的通用地面无线接入网 u t r a n 。核心网仍然沿用了g s mm a p ( m o b i l e a p p l i c a t i o np a n ) 标准，最大限度地保 护了g s m 网络在电路域的投资，实现了充分的向下兼容，网络的规划和建设与传统的 电路网相同。目前的商业部署几乎全部采用r 9 9 版本，对既有的g s m 网络运营商而言， 这种方式可能带来投资的节省，但系统经过一次编解码转换，增加了语音时延和语音质 量的损伤。 r 4 版本在2 0 0 1 年3 月冻结，在电路域引入了软交换，实现了承载与控制相分离的 网络结构，实现了n g n 开放式的网络架构，由m s c 服务器和m g w 媒体网关服务器 配合，实现了传统的节点式交换机的呼叫连续和控制功能。 r 5 版本在2 0 0 2 年8 月功能冻结，在无线接口上引入了高速下行链路分组接入技术， 使得下行传输速率理论上达到1 4 4 m b p s ，在核心网的分组域引入了i p 多媒体子系统 ( i m s ，i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 。 r 6 版本在2 0 0 5 年3 月功能冻结，在无线接口上则引入了用于增强上行分组域数据 速率的高速上行分组接入技术，又可称为h s u p a ( h i g hs p e e du p l i n kp a c k e ta c c e s s ) 。 其峰值速率能达到5 7 6 m b p s ，在核心网的分组域进一步完善了i m s 系统的接口。 r 7 阶段延续r 6 阶段的工作，完善了无线接入网络、核心网、空中接口和业务。在 无线接口和无线接入网络侧，增加了对2 6 g h z 、9 0 0 m h z 、1 7 g h z 等新频段的支持， 特别是对t d d 复用方式子集进行增强，包括t d d 下采用新的码片数率和对上行信道的 增强。采用m i m o 技术，系统容量和频谱利用效率成倍提高，适应了未来移动通信系 统中业务高速率的需求。 r 8 阶段力图在现有的系统基础架构和空口技术下，通过采用高阶调制、o f d m 和 m i m o ，增强n o d eb 对切换和无线资源管理功能、用户平面采用单隧道、增加n o d eb 与核心网络接口等方式，达到与l t e 基本相似的系统时延和传输速率。 1 4h s u p ar 6 与w c d m ar 9 9 的d c h 比较 h s u p a 不是一个独立的功能，其运行需要使用到w c d m ar 9 9 中的大多数基本功 能。小区选择以及同步、随机接入、基本移动性流程等不仅是h s u p a 运行所必需的， 呤尔滨i ：稃人学硕十学何论文 而且这些基本功能保持不变。唯一改变的是从用户设备( u e ) 到n o d eb 之间传送用户 数据的新方法隅1 ，而规范的其他所有部分都保持不变。 h s u p a 作为w c d m ar 6 标准，改变的参数如下表1 1 所示。 表1 1h s u p a 在w c d m a 基础上技术改进 w c d m ar 9 9h s u p a r 6 传输信道 d c he d c h 物理信道 d p c h e d p c h ：e a g c h ； e r g c h ：e h i c h 传输信道类型专用增强型专州 可变扩频冈子可变，s f 4 - 2 5 6 可变，s f 2 & s f 4 链路自适应技术快速功率控制 快速功率控制 外环功率控制 自适应传输格式合并 调制方式q p s kq p s k 软更软切换支持支持 传输时间间隔1 0 m s ( 1 0 m s 8 0 m s ) 2 m s 雨i1 0 m s 多码传输不支持最高4 码道传输 媒体接入控制层 m a c d ( r n c )m a c - e ( n o d e b ) 检错纠错技术信道化码混合白动请求重传 交织前向纠错技术交织和重传( 软合并) 软合并技术重传不支持跟踪合并和冗余合并 每个用户多个不支持支持 h a r q 处理过程 每个小区最人吞吐2 m b p s5 7 6 m b p s 量( 理论上) 1 5 论文主要内容 针对h s u p a 的物理层和m a c 层进行了深入的探索和研究，提出了在n o d eb 中改 进的干扰消除算法并给出了该算法在h s u p a 技术中系统的性能仿真结果，为w c d m a 系统新版本( r 6 ) 基站中干扰重构消除芯片设计的性能需求、算法设计和参数配置提 供研发依据。建立较完善的h s u p a 系统级仿真平台，从协议内容、干扰消除算法和参 数配置方面较全面地掌握h s u p a 的关键技术。 本文的章节安排如下： 第1 章阐述了课题研究背景，包括w c d m a 系统、w c d m a 系统的发展状况；简 述了h s u p a 于w c d m a 在技术上的改进。 第2 章研究了高速上行链路分组数据接入( h s u p a ) 原理，包括：h s u p a 的物理 层( 传输信道、物理信道、成帧过程) ；h s u p a m a c 层结构；总结了实现h s u p a 功能 4 第1 章绪论 一i, i 宣ii 暑；宣；宣暑昌i i ；i 葛i 眚i ；i i ；皇宣 所需的关键技术( 混合自动请求重传、更短的传输间隔、基于n o d eb 的快速调度、功 率控制、天线分集) 。 第3 章研究了干扰消除算法处理过程，其中包括解调、译码、重构，消去。还详细 研究了两种经典干扰消除算法( 串行干扰消除算法及并行干扰消除算法) 和各自的优缺 点，进一步研究残余并行干扰消除算法。融合了串行干扰消除算法和并行干扰消除算法 的优点提出了迭代分组并行干扰消除算法，也给出了i c 效率和网络级增益的推导公式。 第4 章系统级仿真平台上接收机的工作流程，程序设计处理过程和系统级解调、译 码数学公式，并分小节简要说明了译码函数的处理过程以及完成的功能，还有干扰消除、 重构的处理过程以及具体实现的一些步骤。通过以上步骤进行链路级仿真最后给出了后 续仿真所使用的链路级译码a v i 曲线图和干扰消除效率b e t a 的两组仿真图。 第5 章首先设置了信道模型的参数和系统级的仿真参数，并给出了仿真测量的三个 性能度量指标。按照本文提出的迭代分组并行干扰消除算法，在h s u p a 的h a r q 处理 过程中，进行系统级仿真，在各种信道下，以r o t 近似6 d b 为准绳，分别看传送j 下确 的帧数，以及达到了重传最大次数仍未传对的帧数( 丢帧数) 和干扰消除增益。还简要 表述了i c f p g a 的系统，其中包括g t 子系统，a n t s 子系统，p o i c 子系统，t i c 子 系统，i c m m 子系统，m p u 子系统。简要概述了各自的组成以及功能。 5 第2 章高速 = 行链路数据分组接入( h s u p a ) 原理 第2 章高速上行链路数据分组接入( h s u p a ) 原理 2 1h s ) a 的物理层 作为w c d m a 的演进技术，h s u p a 对原有的物理层结构进行了一些改进，增加了 新的传输信道和物理信道嗍。 2 1 1 传输信道 h s u p a 作为w c d m a 上行链路的演进技术，增加了一条专用传输信道e d c h 。 e d c h 是专用信道，只能为一个用户单独占用。在h s u p a 系统中，由于在n o d eb 端 增加了新的m a c e 实体，可以执行快速调度及重传等功能，减少传输时延，提高重传 速度。 与r 9 9 中的上行传输信道相比而言，h s u p a 中的e d c h 可以提供增强的功能。在 u e 中只能有一个e d c h 信道而可以有多个并行d c h 信道，这些并行的d c h 信道一 起复用到一条d c h 类型的编码复合传输信道( c c t r c h ，c o d e dc o m p o s i t et r a n s p o r t c h a n n e l ) 。c c t r c h 信道的作用主要是实现传输信道的复用，从而提高传输信道到物理 信道的映射效率。m a c 层可以将多个平行业务复用到单个e d c h 中。在传输信道处理 过程中e d c h 支持h a r q ，而r 9 9d c h 信道不具备对h a r q 的支持。经过传输信道 处理后，e d c h 映射到一个或者多个并行的e d p d c h 上。这与上行d c h 的处理和物 理信道是完全并行的，e d c h 和d c h 可以共存于同一u e 中，但是当配置了e d c h 信道时，d c h 信道的最大数据数率只能是6 4 k b s 。e d p d c h 信道的传输同时会和一条 在另外一条码信道上传输的并行控制信道e d p c c h 配合工作。该e d p c c h 用于发送 关于e d p d c h 的所有必要信息，用于正确接收e d p d c h 信道上的数据删。 传输信道的通用结构如图2 1 所示。对c c t r c h 、e d c h 和支持的t t i 的数目没有 作任何特殊的假设。对于使用h a r q 的e d c h 信道，按照协议要求，每个、上行t t i 使 用一个单独的a c k n a c k 。因此，如果支持多个e d c h ，在相应的间隔内，对于任何 一个使用h a r q 的e d c h 来说，重传请求都是有效的。 7 哈尔滨f ：稗火学硕+ 学何论文 逻辑信道 1rr1，、r m a c d d 流 1r ， m a c em a c e 。 上 e 。c h 1 l 。c h、r 传传传 输输输 信信信 道道道 处处处 理理 理 r v1r t r c h 复用t 疋h 复用 c h 、r、r 映射垒物理信道 图2 1 传输信道通用结构 对于e d c h 传输信道，每个u e 仅有一个e d c h 类型的c c t 圮h 。如果d c h 存 在，则位于不同的c c t 圮h 上，即e d c h 和d c h 使用分开的c c t 圮h 。每个e d c h 类型的c c t 圮h 仅有一个e d c h 传输信道。e d c h 中每个订i 仅有一个传输块。e d c h 同时支持2 m s 和1 0 m s 的t t i ，而对于所有u e ，1 0 m s 是必选项。 传输信道处理的功能是将由m a c 层送来的传输块转换成在物理层上发送的比特。 图2 2 为从m a c 层到物理层d c h 和e d c h 传输信道的处理过程。 第2 章高速f ：行链路数据分缃接入( h s u p a ) 原理 t 2 1 2 物理信道 图2 2 传输信道处理 h s u p a 新增物理信道包括e d p d c h 、e d p c c h 、e h i c h 、e a g c h 和e r g c h 。 e d p d c h 用于承载业务信道；e d p c c h 用于承载控制信令，如e t f c i 和r s n 等； e h i c h 用于反馈上行数据块的h a r q 确认信息；e a g c h 用于承载调度信令a g ( a b s o l u t eg r a n t ) e r g c h 用于承载调度信令r g ( r a n d o mg r a n t ) 。 1 e d p d c h 和e d p c c h 2 1 一条或者多条e d p d c h 信道只能对应一条无线链路，也可以没有e d p d c h 信道。 个e 。d p c c h 信道只能对应一条无线链路，而e d p c c h 是伴随e d p d c h 传输物理 层的控制信道。 e d c h 在物理层被映射到e d p d c h ( e d c h 专用物理数据信道) ，图2 3 描述了 e d p d c h 的帧结构。一个无线帧分成1 5 个时隙，一个无线帧又分成5 个子帧。一个子 帧是2 m s ，分成3 个时隙。w c d m a 系统的码片速率为每秒3 8 4 兆个码片。每个时隙 有2 5 6 0 个码片，每帧有3 8 4 0 0 个码片。一个时隙可以包含的数据大小屹幻为1 0 2 “2 个 比特，k 可以取( 0 ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 ) 中的某个值。 9 哈尔滨：程人学硕十学何论文 e - d p c c h ! ! 竺 c h = 2 5 6 0 c h i p s e - d p d c hl d a t a 6 泌 i 舻少2 6 s l o t 舯s l o t 撑ls l o t 掣2s l o t 蜥s l o t # 1 4 im b f r a m e = 2 m s 1r a d i o f r a m e ：t ，；l o r e s 图2 3e d p c c h 和e d p d c h 的帧结构 表2 1 给出了e d p d c h 时隙格式、对应速率和比特数。 表2 1e d p d c h 时隙格式及对应速率和比特数 时隙格式信道比特速率( k b s ) s f 比特i 帧比特子帧 比特时隙屹m o6 06 46 0 01 2 04 0 l1 2 0 3 21 2 0 02 4 08 0 22 4 01 62 4 0 04 8 0 1 6 0 34 8 084 8 0 09 6 03 2 0 49 6 049 6 0 01 9 2 06 4 0 51 9 2 029 2 0 03 8 4 01 2 8 0 h s u p a 的增强上行专用物理信道( e d p d c h ) 支持多码道传输，码道集合为 心、n 3 2 、n 1 6 、n 8 、n 4 、n 2 、2 木n 4 、2 宰n 2 、2 木n 4 + 2 枣n 2 ) 。e - d p d c h 最多支持2 个s f = 2 信道和s f = 4 信道。e d p d c h 支持q p s k 调制、软切换和快速功率控制。 q p s k 调制映射到传输信道e d c h ，单码道的最大数率为1 9 2 m b s ，允许多码传输， 在2 个s f - 2 和2 个s f = 4 的4 码道并行传输的情况下实现，峰值速率5 7 6 m b s 。f r c ， 固定参考信道；t t i ，传输时间间隔m s ；赫，业务数据块b i t ；s f ，扩频因子；， 物理层数据块b i t ；r ，编码比率；u e ，用户类型。不同e d p d c h 固定参考信道对应 的比特速率如表2 2 所示。 1 0 第2 章高速上行链路数据分组接入( h s u p ：a ) 原理 表2 2 不同e d p d c h 同定参考信道对应的比特速率 f r c1 r r n n i n f s f ls f 2s f 3s f 4 n 8 ( n ru e 122 6 8 84400 3 8 4 00 7 2 22 5 3 7 622oo 7 6 8 0 0 74 32 8 0 6 42244 1 1 5 2 00 76 421 1 4 8 42244 1 1 5 2 0 16 51 04 8 0 040oo9 6 0 0o 51 61 09 6 0 044o01 9 2 0 0o 5 2 、3 71 01 9 2 0 0220o3 8 4 0 0o 5 4 、5 h s u p a 上行传输理论峰值速率是在使用固定参考信道4 时达到的。使用2m s 传输 帧结构、码道 2 幸n 。+ 2 n ， 组合，以及为1 的编码比率。这需要在信道条件非常良好， 外界干扰很小，小区上行负载程度很轻时才可以实现。 一 e d p c c h 的扩频因子s f 固定为2 5 6 。2 m s l 和1 0 m s 的t n ，e d p c c h 都携带 1 0 b i t 的信息。其中e t f c i ( 7b i t s ) 、r s n ( 2b i t s ) 和“h a p p y b i t ( 1 比特) 。e d p c c h 携带信道估计和功率控制信息。其中e t f c i 指示e d p d c h 承载的数据块大小，r s n ( 从u e 到n o d eb ) 用来指示地娘q 传输的r v i ( 冗余版本序号) ，便于n o d eb 软缓 冲器的分配。r v i 依赖于r s n ( 当r s n 0 的2 m s 用户) ，需 要把2 9 个时隙之前的传输数据再进行第三次解调，这些用户被分到b a t c h 3 。1 0 m s t r i 用户放到2 9 个时隙后的b a t c h 4 。r 9 9 用户放到3 7 个时隙后的b a t c h 5 。 表3 1 并行干扰消除组的划分 序号解调次数延时时隙用户业务类型 1 2 m s 第一次解调b a t c h 5s l o t2 m s u p a 2 2 m s 第二次解调b a t c h 9s 1 0 t2 m s u p a 3 2 m s 第三次解调b a t c h 2 9s l o t2 m s u p a 4 l o i n s 第一次解调b a t c h 1 7s l o t1 0 m s u 队 5 d c h ( 1 0 8 0 m s ) 解调 3 7s l o t r 9 9 用户 3 1 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 3 3 干扰消除效率和网络级增益的推导 干扰消除效率b 定义为它可以消除的本小区干扰量嗍。接收到的总功率k ，如式 ( 3 - 1 3 ) 和( 3 1 4 ) 所示。 ，础= k + + o 一( 1 + f ) k 弓+ 石 ( 3 1 3 ) ，脚；( 1 一卢) k + 订一+ o = ( 1 + f 一) 鬈肚弓+ 日 ( 3 - 1 4 ) 式中，i 为其他d , x v _ 与本小区的干扰比；昂为热噪声功率，并假设所有的用户都是同质 的，每个用户都有相同接收的接收功率弓；k 妇和分别为采用r a k e 和p i c 接收机 时用户的数目。选择使得，脚和k l 雕相等，即r a k e 和p i c 的底噪抬升相同。 容量增益g ，。，如式( 3 1 5 ) 所示。 o 、， = 乏一尚 3 4 小结 本章首先研究了干扰消除算法处理过程，包括解调、译码、重构，消去。还详细研 究了两种经典干扰消除算法( 串行干扰消除算法及并行干扰消除算法) 以及各自的优缺 点，进一步研究残余并行干扰消除算法。并融合了串行干扰消除算法和并行干扰消除算 法的优点，提出了迭代并行分组干扰消除算法。同时给出了i c 效率和网络级增益的推 导公式。 3 2 第4 章迭代并行分组干扰消除算法侄h s u p a 应用 第4 章迭代并行分组干扰消除算法在h s u p a 应用 为了支持h s u p a 技术，增加了e d c h 信道，允许最小的s f 为2 。更小的扩频因子 虽然提高了用户的上行传输速率，但也对其它用户造成更大的干扰h 3 删。为了提高上行 用户的性能，减少高速率用户对其它用户的干扰，提高整个小区的吞吐率，将干扰消除 技术应用到h s u p a 中嗍。 4 1系统级仿真平台上接收机的工作流程 每一个用户需要经过以下的处理过程：控制信道解调、干扰消除，数据信道解调、 解速率匹配、解交织、数据信道译码( t u r b o 或者维比特译码) 、对c r c 校验正确的进 行重构，在整个波形中减去重构结果，即为此用户的干扰被消除。系统级仿真平台上接 收机的工作流程如图4 1 所示。 图4 1系统级仿真平台上接收机的j ：作流程示意图 图4 1 分别对控制信道d p c c h ( p i c ) 、h s d p c c h ( o i c ) 、e - d p c c h 和数据信道 e d p d c h ( t i c ) 进行干扰消除。其中，d p c c h 信道用原始天线数据做解调、信道估计、 3 3 哈尔滨t 稃大学硕十学位论文 重构和消去；h s d p c c h 信道用原始天线数据做解调、译码和重构，用m a s b 中数据 消去；e d p c c h 信道用原始天线数据做解调、译码和重构，用m a s b 中数据消去； e d p d c h 信道用m a s b 中数据做解调、译码和重构和消去；d p d c h 信道用m a s b 中 数据做解调和译码，不做消去。 e d p d c h 和d p d c h 采用分组的方式进行解调，e d p d c h 和d p d c h 的干扰消除 也是采用分组的方式进行重构和删除。数据信道的解调和重构删除过程中，需要t i c s 进行调度。t i c s 每个s l o t 对需要处理的t a s k 进行优先级排队，然后结合t d d ，d e c o d i n g ， t i c 的解调资源进行组的分配。分组命令下发之后，t d d 和d e c o d i n g 按顺序对各个用 户进行处理，译码之后的结果送到t i c s ，t i c s 根据t i c 重构资源数以及待重构的用户 的多径对重构哪些用户的哪些径进行调度，然后t i c 根据t i c s 下发的重构命令进行重 构。 4 2 程序设计处理过程 程序设计处理过程如下所示： 1 接收机接收上一个s l o t 的天线数据。 2 进行d p c c h 和h s d p c c h 解调( t p c t f c i f b i 的解调被认为是理想解调； a c k n a c k c q i 的解调也被认为是理想解调) ，干扰重构和删除。计算总的接收功率i o 、 上行d p c c h 的e c p n t ，产生上行t p c 命令。 3 进行p i c 和o i c ，根据d p c c h 和h s d p c c h 的e c p n t 查各种衰落信道下控制 信道干扰抵消的物理层仿真的b e t a 曲线，确定干扰抵消因子b e t a 值，完成p i c 的干扰 抵消以及o i c 的干扰重构。p i c 延迟2 s l o t 进行干扰抵消，o i c 延迟7 s l o t 进行干扰抵消， 因此，当前s l o t 处理的是对2 s l o t 前天线数据进行p i c 和对7 s l o t 前天线数据进行o i c 。 4 对所有用户每个s l o t 调度一次，只调度1 v r i 边界落在当前系统时隙的用户，对 所有用户解调处理以3 个s l o t 为单位。根据解调时间把用户分到不同b a t c h 中，每类b a t c h 对应于一种延迟的天线数据流，考虑到带宽限制，因此只划分5 个b a t c h 。 5 对于2 m su p a 用户需重构最近两次h a r q 传输数据。而对于1 0 m su p a 用户只 需重构最近一次h a r q 传输数据。 6 计算r o t ，e f f e c t i v er o t ，i ce f f i c i e n c y 。 程序设计时隙如图4 2 所示。 第4 章迭代并行分组干扰消除算法在h s u p a 应用 图4 2h s u p a 迭代并行分组干扰消除算法的分组处理图 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 不同用户有不同子帧边界，如图4 3 所示，在4 个时隙延迟以后，2 m s t h 用户能得 到e t f c i ，因此，将子帧边界在5 个时隙前的用户分配到b a t c h l ，并在这个时隙进行解 调译码，对于b a t c h l 内所有译码正确的用户进行重构，并把重构能量累加，累加时由于 用户时隙和系统时隙存在偏移，所以要相应的以用户时隙所对应的以系统时隙为单位累 加能量，从接收机的i o 中减掉这部分能量。子帧边界在9 个时隙前且在b a t c h l 没有通 过c r c 验证的用户被分配到b a t c h 2 。b a t c h 2 处理方式同b a t c h l 。在b a t c h 2 中也没有通 过c r c 验证的用户，就需要重新传输这个数据块( r s n 0 的2 m s 用户) ，需要把2 9 个 时隙之前的传输数据再进行重解解调，这些用户被分到b a t c h 3 。b a t c h 3 解调完以后与 b a t c h l 中h a r q 重传数据进行h a r q 合并，之后再进行译码。对于r s n 0 的用户，干 扰消除时重构最近两次传输的数据块。1 0 m s t h 用户放到2 9 个时隙后的b a t c h 4 ，干扰 消除时重构最近一次传输的数据块。r 9 9 用户放到3 7 个时隙后的b a t c h 5 ，但它不做干 扰抵消。 s i o t o llll l23456 789l23 456789l23456 789l23456 78 9 oo 0 0 1 口。u 1 t ，i