（信号与信息处理专业论文）cdma无线网络覆盖补充技术研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 随着第三代移动通信的牌照正式下发，中国电信获得了c d m a 牌照。在随 后的c d m a 移动通信网络运营中，由于用户增长分布十分不均衡，主要是主城区 的小灵通用户转网，移动通信的基站与直放站之间的覆盖问题也就暴露出来，因 此在解决单位面积上的有效覆盖成为重点研究的问题。对于中国联通的骨干移动 通信网是基本建成，如何有效的解决在基站不增加频点，充分使用频点资源，减 少c d m a 用户之间的相互干扰，充分利用现有资源解决网络覆盖的不足，从而 提高系统频谱利用率成为中国电信运营的方向。 为此本论文针对直放站的干扰与延时问题，c d m a 移动用户激增引起c d m a 基站系统反向容量收缩问题，专门对c d m a 的补充覆盖技术进行了研究，并给 出相应有效的解决方案。 首先，本文进行了一部分的无线网络覆盖设计，增加了无线电模型经验预 算，分析了移动通信工程经验覆盖模型，深入研究了三个与c d m a 移动通信系 统工程相关的经验模型，在实践中发现一些国外移动通信网络建模存在误差问 题。通过对中国电信和中国联通四川分公司直放站的工程分析，阐明了建设直放 站的必要性和作为基站网络覆盖网络补充的作用，并总结四川c d m a 直放站六 年的维护和优化经验。 其次，重点分析了c d m a 无线直放站的覆盖白干扰问题与光纤直放站时延 问题，我们得出了两类直放站无法克服这两个问题。这样就需要从c d m a 移动 通信基站系统角度，专门设计了爱立信c d m ar b s l l 2 7 小区射频拉远，改良设 计了用于射频拉远的光传输模块，由于是一个基站的小区直接拉远，网络运行的 结果表明可以将无线直放站的干扰及光纤时延造成的远端拥塞消除。 最后，根据中国电信四川分公司和中国联通四川分公司的基站大部分是共点 共站的特点，基站上可利用的物理空间资源相当少，因而采用信号处理的手段来 解决热点地区的网络覆盖问题，并从工程的可行性角度论证了利用算法提高增益 的必要性，通过对改良的k a l m a n 滤波的盲多用户检测算法的仿真分析，得出该 算法可以获得基站接收机容限需要的增益的l d b 左右，从而解决由网络的反向容 量不足而引起前向链路单通的问题。 关键词：码分多址，蜂窝移动无线经验模型，无线链路平衡因子，直放站，小区 射频拉远，k a l m a n 滤波算法，盲多用户检测 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t 、斩也t 1 1 ei s s u eo ft h el i c e n s e so ft h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，c h i n a t e l e c o ma c q u i r e dc d m al i c e n s e d u et ot h eu n e v e nd i s t r i b u t i o no fs u b s c r i b e rg r o w t h ， e s p e c i a l l yt h en e t w o r k ss w i t c ho ft h ep h su s e r si nu r b a na r e a , t h ec o v e r a g ep r o b l e m s b e t w e e nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sb a s es t a t i o n sa n dr e p e a t e rw e r ee x p o s e di n t h e f o l l o w i n gc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ko p e r a t i o n a sar e s u l t ，s o l v i n g e f f e c t i v ec o v e r a g ep e ru n i tb e c a m ek e yi s s u ei nt h er e s e a r c h w h i l e ，f o rc h i n au n i c o m ， b a s e do ni t s f r a m i n gm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k ，c h i n at e l e c o m so p e r a t i o n o r i e n t a t i o ns h o u l df o c u so nh o wt of u l l yu s ef r e q u e n c yr e s o u r c e st or e d u c et h em u t u a l i n t e r f e r e n c eb e t w e e nc d m a u s e r s ，a n dm a k ef u l lu s eo fe x i s t i n gr e s o u r c e st oa d d r e s s t h ed e f i c i e n c yo fn e t w o r kc o v e r a g et oi m p r o v es p e c t r u mu t i l i z a t i o no ft h e s y s t e m i n s t e a do f i n c r e a s i n gt h en u m b e ro ff r e q u e n c yo f t h eb a s es t a t i o n f o rt h ep r o b l e mo fd e l a ya n di n t e r f e r e n c eo fr e p e a t e r , a n dt h er e v e r s ec a p a c i t y s h r i n k a g eo fc d m a b a s es t a t i o ns y s t e mb e c a u s eo ft h es o a ro fc d m am o b i l eu s e r s ， c o m p l e m e n t a r yc o v e r a g et e c h n o l o g yo nc d m ah a sb e e ns p e c i f i c a l l ys t u d i e d , a n d c o r r e s p o n d i n ge f f e c t i v es o l u t i o ng i v e n f i r s t l y , w ed e s i g n e dp a r t o fw i r e l e s sn e t w o r k c o v e r a g e ，a n di n c r e a s e d t h e e x p e r i e n c eb u d g e t o ft h er a d i om o d e l t h e n a n a l y z e dt h ee x p e r i e n c em o b i l e c o m m u n i c a t i o n se n g i n e e r i n gc o v e r a g em o d e l ，a n dd e e p l ys t u d i e dt h r e e e x p e r i e n c e m o d e l sr e l a t e dt oc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e me n g i n e e r i n g d u r i n gt h e p r o c e s s ，w ef o u n de r r o r si ns o m ef o r e i g nm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r km o d e l t h r o u g ht h ea n a l y s i so fr e p e a t e re n g i n e e r i n gi ns i c h u a nb r a n c ho f c h i n at e l e c o ma n d c h i n au n i c o r n ，w ee x p l a i n e dt h en e c e s s i t yo f b u i l d i n gr e p e a t e ra n dt h er o l eo fn e t w o r k c o m p l e m e n t a r yc o v e r a g ea sab a s es t a t i o nn e t w o r ka n ds u m m e du pt h ee x p e r i e n c eo f s i c h u a nc d m a r e p e a t e ri nm a i n t e n a n c ea n do p t i m i z a t i o ni nt h ep a s ts i xy e a r s s e c o n d l y , w ef o c u s e do nc o v e r a g ep r o b l e mf r o ms e l f - i n t e r f e r e n c ei nt h ec d m a w i r e l e s sr e p e a t e ra n dd e l a yi nt h eo p t i c a lr e p e a t e r , a n dt h e nf o u n do u tt h ed e f e c t si nt w o t y p e so fr e p e a t e r s oi ti sn e c e s s a r yt oe s t a b l i s he r i c s s o nc d m ar b s 112 7r e m o t e r a d i o ，a n dd e s i g no p t i c a lt r a n s m i s s i o nm o d u l ef o rr e m o t er a d i of r o mt h ep e r s p e c t i v e o fc d m am o b i l ec o m m u n i c a t i o nb a s es t a t i o ns y s t e m a si tw a sr e m o t er a d i oo fb a s e s t a t i o nc e l l ，t h er e s u l t so ft h en e t w o r kr u n n i n gs h o w e dt h a tr e m o t ec o n g e s t i o nc a u s e d b y t h ei n t e r f e r e n c eo ft h ew i r e l e s sr e p e a t e ra n df i b e rd e l a yc o u l db ee l i m i n a t e d f i n a l l y , a c c o r d i n gt ot h ef e a t u r e so f m o s ts h a r e dc o m m o np o i n ta n ds t a t i o no f b a s e i i 删0 ni ns i c h u a nb r a n c ho f c h i n at e l e c o ma n d c h i n au n i c o r na n dv c r ys m a l lp h y s l c a 王 s p a c et e s o u t c e si nt h eb a s es t a t i o n , s o i ti sn e c e s s a r yu s i n gt h em e a n so ft h es l g n 龇 p r o c e s s i i l g t 0r e s o l v et h en e t w o r k c o v e r a g ei s s u e si nt h e h o ts p o t s a n dt h en e c e s s i t 3 , o f 1 l s i n ga l g o r 岫m st 0i m p r o v e t h eg a i nf r o mt h ep e r s p e c t i v eo fp 蛔e c f e a s l b l l l t yw a s 曲m o n s t r a t e d 1 h o u 班s i i 妇m 撕o n a n a l y s i so fi m p r o v e dk a l m a nf i l t e r f o rb l i n d m u l t i 哪e rd e t e c t i o n 如耐也m ，w ef o u n d o u tt h a ti tc a nr e a c ht h eb a s es 协c 既v 髓 g 洳t o l e 锄c e ，砌c hn e e d sld bo rs o ，t h u s ，t h ei s s u e o fs i n g l ep a s sm r e v e r s el 斌 c a u s e db yi n a d e q u a t ec 印a u c 毋o f 也e 脚o r k w a ss o l v e d k e 、唧o r d s ：c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ，c e l l u l a rm o b i l ew n l e s se x p e n e l l c e m o d e l , b a l a n c ef a c t o ro fw i r e l e s sl i n k ，r e p e a t e r , r e m o t er a d i ou n i t ，k 咖1 a n 丘l 馏衄g a l g o r i t h m , b l i n d m u l t i u s e rd e t e c t i o n i 重庆邮电大学硕士论文 插图索弓 插图索引 图1 1 第三代移动通信系统结构图3 图1 2 盲多用户检测器原理框图7 图2 1 在c c i r 传播模型下，移动台高度变化与最大链路损耗关系仿真图”1 6 图2 2 在c c i r 传播模型之下，基站高度变化与最大链路损耗关系仿真图16 图2 2 在c c i r 传播模型之下，建筑物比例变化与最大链路损耗关系仿真图17 图2 4 在h a t a 传播模型下，移动台高度变化与最大链路损耗关系仿真图1 7 图2 。5 在h a t a 传播模型下，基站高度变化与最大链路损耗关系仿真图1 8 图2 6 在h a t a 传播模型下，环境变化与最大链路损耗关系仿真图1 9 图2 7w a l f i s c h - k e g a m i ( c o s t 2 3 1 ) 模型参考图1 9 图2 8 在w i m 传播模型下，阻挡建筑物高度变化与最大链路损耗关系仿真图2 2 图2 9 在w i m 传播模型下，基站高度变化与最大链路损耗关系仿真图2 2 图2 1 0 在w i m 传播模型下，街道宽度变化与最大链路损耗关系仿真图2 2 图2 1 1 最大前向链路传输损耗与小区载荷之间的关系仿真图2 5 图2 1 2 最大反向链路损耗与小区载荷之间的关系仿真图2 5 图3 1 a 无线直放站连接示意图2 7 图3 1 b 无线直放站工作原理图”2 8 图3 2 a 光纤直放站连接示意图”2 8 图3 2 b 光纤直放站工作原理图2 8 图3 3 系统增益与基站底部噪声上升关系曲线图3 1 图3 4 信号自由空间传播示意图3 3 图3 。5 信号在光纤传播示意图3 3 图3 6 基站搜索窗示意图3 4 图3 7 直放站延时分析示意图3 4 图3 8 直放站覆盖区域内时延示意图3 5 图3 9s r c hw i na 示意图3 6 图3 1 0 移动台在直放站内的时间延迟图3 6 图3 1 1 移动台在基站与直放站的重叠区域内的延迟图3 6 图3 。1 2s r c hw i nn 用于发现相邻基站示意图3 7 图4 1 直放站接入基站系统引起基站底部噪声仿真图4 3 图4 2 光纤直放站的延时示意图4 4 图4 3 爱立信c d m a r b s l l 2 7 拉远基站逻辑结构图4 5 图4 4 爱立信c d m a r b s l l 2 7 拉远基站硬件连接图4 6 v i i 重庆邮电大学硕士论文插图索引 图4 5c d m a 射频拉远基站组网图4 8 图4 6 爱立信改良后的射频远端单元实物图4 8 图4 7 近端光模块“4 9 图4 8 远端光模块功能图4 9 图4 9 射频单元硬件内部结构5 0 图4 1 0c d m a 接收机与发射机总线图”5 0 图4 1 1 中兴公司射频拉远示意图5 2 图4 1 2 z x s d r 8 8 4 1c 8 0 4 在中兴公司c d m a 网络中的位置图5 2 图4 1 3b b u 功能模块示意图”5 3 图4 1 4r r u 功能模块示意图”5 3 图5 1 内江核心市区c d m a 基站覆盖网络图6 0 图5 2 前向链路过强或者反向链路过弱示意图6 1 图5 3 前向链路过弱或者反向链路过强示意图6 1 图5 4 同频干扰下的服务小区一6 4 图5 5 a 接收机容限与发射机容限关系仿真图6 5 图5 5 b 发射机容限与接收机容限关系仿真图“6 5 图5 6 接收机容限与前向总功率的关系仿真图6 7 图5 7 a 时间平均信干比比较图7 2 图5 7 b 时间平均剩余输出能量比较图”7 2 图5 8 a 加性高斯白噪声信道中的时间平均信干比比较仿真图一7 3 图5 8 a 加性高斯白噪声信道中时间平均剩余输出能量比较图7 3 v i i i 重庆邮电大学硕士论文 英文缩略表 英文缩略表 移动通信常用网元名称见表 a ca u t h e n “c a t j o nc e n t e r鉴权中心 b sb a s es t a t i o n基站 b s c b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r基站控制器 c d c p c a i id a t ac o l l e c t i o np o i n t呼叫数据采集点 c d g pc a l id a t ag e n e r a t i o np o i n t呼叫数据生成点 c d i sc a d a t al n f o r m a t i o ns o u r c e呼叫数据信息源 c fc o l l e c t i o nf u n c t i o n采集功能 c n d b c a l l i n gn a m ed a t ab a s e主叫用户数据库 c s c c u s t o m e rs e r v i c ec e n t e r客户服务中心 d bd a t ab a s e数据库 d c ed a t ac i r c u i te q u i p m e n t数据电路设备 d f d e l i v e r yf u n c t i o n传递函数 e i r e q u i p m e n ti d e n t i t yr e g i s t e r设备标识寄存器 e s n e e m e r g e n c y s e r v i c e sn e t w o r ke n t i t y网络紧急呼叫网元 h l r h o m el o c a t i o nr e g i s t e r归属位置寄存器 i s d n i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k综合业务数字网 i p i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l因特网协议 i a p i n t e r c e p ta c c e s sp o i n t拦截访问点 i w f i n t e r w o r k i n gf u n c t i o n互联互通功能 m c m e s s a g ec e n t e r 信息中心 m n e m a n a g e dn e t w o r ke n t i t y管理网络网元 m p cm o b i l ep o s i t i o nc e n t e r移动定位中心 m s m o b i l es t a t i o n移动台 m s cm o b i l es w i t c h i n gc e n t e r移动交换中心 m tm o b i l et e r m i n a l移动终端 n p d bn u m b e rp o r t a b i l i t yd a t ab a s e随机号码数据库 o s o p e r a t i o n ss y s t e m业务系统 p d ep o s i t i o nd e t e r m i n i n ge n t i t y定位网元 p s t np u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k 公共电话交换网络 s c ps e r v i c ec o n t r o ip o i n t 业务控制点 重庆邮电大学硕士论文英文缩略表 s ns e r v i c en o d e 服务节点 s m es h o r tm e s s a g ee n t i t y 短信息网元 t at e r m i n a la d a p t e r 终端适配器 t et e r m i n a le q u i p m e n t 终端设备 v l rv i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r 访问位置寄存器 v m sv o i c em e s s a g es y s t e m 语音信息系统 w n e w i r e l e s sn e t w o r ke n t i t y 无线网络网元 w i r e l e s ss u b s c r i b e r w s l 无线用户信息 i n f o r m a t i o n x 第一章绪论 第一章绪论 随着人们对移动通信网络要求的提高，人们要求的无论任何人在任何时候和任 何地点在和另一个人进行任何形式的通信愿望越来越接近，在这一要求下对蜂窝移 动通信的要求越来越高。因此移动通信运营商尽己所能为广大用户服务，为达到这 些网络覆盖目的，新技术与新方法层出不穷。 1 1 国外与国内的c d m a 移动通信运营状况 。 北美的第一个数字蜂窝系统是在1 9 8 9 年推出，该标准是以t d m a 为技术基 础的。美国高通公司于1 9 9 0 年提出了基于c d m a 技术的扩谱数字蜂窝移动通信 系统，这一标准在1 9 9 3 年成为第二个北美数字蜂窝标准，即i s 9 5 标准n3 。c d m a 移动通信技术，在军方不使用的时候，它成为一项民用技术，首先在香港组建后 c d m a 网络，获得成功，在1 9 9 3 年开始在韩国不断的进行试验建网，最后在韩国 建立了第一个国家级的c d m a 移动通信网络，在1 9 9 7 1 9 9 8 年三年间全世界的 c d m a 用户有3 0 0 0 多万，主要集中在北美，拉丁美洲和亚洲( 主要是日本和韩国) ， 到2 0 1 0 年全球将近有9 0 多个国家采用c d m a 技术。 c d m a 有以下技术特点心3 ：它是一种先进的数字通信技术，其容量是模拟通 信的7 到l o 倍，6 倍于t d m a 数字通信技术的容量p 】，c d m a 提供的话音质量远 远高于其他数字移动通信话音质量。在复杂的无线环境下，如市区与山区及丘陵 地带，这一个优势特别明显。不管是初期投资，还是长期运营，c d m a 都给蜂窝 移动运营者带来了最经济的解决方案，其主要特点为实现低价位和高性能通话如 话音质量、系统可靠性，手机电池的使用寿命，提供先进业务等。 w - c d m a 。t d s c d m a ，c d m a 2 0 0 0 第三代移动通信系统都是以它为技术基础的， 所以c d m a 在国外体现出强有力的增长势头。 c d m a 作为中国加入世贸组织美国强加给中国的一个通信方面的“礼物 ，本 身带有很强烈的政治色彩。中国在2 0 0 1 年1 月不得不在中国联通试运行，在2 0 0 1 年1 0 月1 日前开通全国所有中心地市的c d m a 移动通信网络，到2 0 0 1 年底中国 的长城c d m a 网络完全并入中国联通的网络，从2 0 0 2 年一月开始，中国联通全 国开始放号，正式投入商用。到2 0 0 2 年9 月全网将近8 0 0 万用户，其发展速度是 惊人的，中国联通不得不对c d m a 一期工程紧急启动1 1 到1 3 期工程。直到2 0 0 3 年初，此时全网用户达到了1 千多万，但是在2 0 0 3 年1 0 月，中国联通旗下的广 东，江苏苏南，四川，山东等省使用爱立信设备的c d m a 移动通信系统瘫痪7 个 多小时，爱立信发生在中国最大的通信事故，也成为中国最大的一次移动通信网 重庆邮电大学硕士论文 事故。最后的原因是美国卫星用于g p s 定位系统的信道板出故障。这样是无疑给 中国通信产业引进敲了一记警钟，在这一种情况下，中国政府信产部正式下达 c d m a 少量建设的通知，在黄金建设的2 0 0 3 年，中国联通就这样丢失了建设一个 先进网络的机会，同时因为c d m a 网络的建设，背负了沉重的债务。对于中国联 通员工的打击是巨大的。因此从2 0 0 3 年开始，中国联通便自上而下对c d m a 移 动通信网络处于一种失去信心的状态，出现了一个十万门的交换局，为c d m a 移 动网络技术服务的员工仅仅1 0 余人，与工程设计的5 0 到6 0 相去太远。到2 0 0 8 年中国联通移交给中国电信的时候全网不到2 5 0 0 万用户，在四川这样的大省，全 网不到1 0 0 万人，具体到内江这样4 8 0 万人的地市，使用c d m a 网络的用户不到 2 万。在这样的情况下，爱立信在2 0 0 8 年初与中兴达成协议，完全接受爱立信的 c d m a 中国事业部，包括人员技术与网络，因此在2 0 0 8 年9 月开始，爱立信在中 国的十三个省份c d m a 完全退出。 在中国电信接手后，2 0 0 9 年1 月第三代移动通信牌照的发放，为c d m a 打上 了强心针，中国电信的c d m a 用户在2 0 0 9 年1 2 月底c d m a 用户突破5 6 0 9 万， c d m a 处于全力发展的时期，像四川这样的省份已经是有将近4 5 0 万用户了，就 内江地区而言已经突破了1 5 万用户，在接下来的2 0 1 0 年两个月时间里。四川是 以每个月2 0 万用户的速度增长。中国电信内江分公司是以每个月2 万用户的速度 增长。至于像广东这样的大的省份，更是以每月近3 0 户的速度增加。虽然用户的 迅速增长，但是电信的网络保障h 。是有力的，每交换容量每十万门就有6 0 个人员 编制为其提供网络保障服务，网络质量是可以得到的保证。同时由于现在的c d m a 网络g p s 时钟信号完全要求取我国自行研发的卫星信号，因此中国电信是发开手 脚发展它的c d m a 网络。现在的中国电信的c d m a 网络已经完成c d m a 2 0 0 0l x 向e v - d o 的升级过程，提供了第三代移动通信的数据与话音业务。 1 2 移动通信系统网络基本体系结构与c d m a 关键技术 移动通信网常见网络是以话音为主要运营手段，而对于第三代移动通信网络 则是要考虑相应数据通信网络，因此二者网络结构有很大的不同。 1 2 1 第三代移动通信结构 第二代移动通信现在处于交替时期，人们对数据通信的业务是迅速上升，现 在的人们开始对数据业务更加重视，第三代移动通信网络有了很大的业务改变， 它的数据通信量要求特别大，因此在无线基站方面对上下行速率都有很高的要求， 在交换则对互联网的连接也是要求很高的。第三代移动通信结构5 1 见图1 1 2 第一章绪论 图1 1 第三代c d m a 移动通信结构图 其功能块分为以下几个部分： 1 ) 无线部分：基站收发信系统( b t s ) 、基站控制器( b s c ) 、组控制功能( p c f ) 2 ) 核心网电路域：移动交换中心业务交换点( m s c s s p ) 拜访位置归属寄存器( 且) 、归属位置寄存器鉴权中心( h i ，r a c ) 3 ) 智能网：因特网协议( p ) 、业务控制节点( s c p ) 4 ) 短消息：短信中心( m c ) 无线应用协议网关( w a j p ) 5 ) 核心网分组域：分组业务数据节点外地代理( p d s n f a ) 归属寄存器代理( h a ) 认证、授权和计费( a a a ) 6 ) 与其他网络的互联：因特网协( i p ) 、公众电话网( p s t n ) 1 2 2 c d m a 关键技术 移动通信系统c d m ai s 9 5 与c d m a 2 0 0 0 是现在c d m a 技术的两种移动通信 系统，其中c d m a 2 0 0 0 向下兼容c d m a i s 9 5 ，二者在无线信道的速率上，移动设 备的复杂度上有很大的区别，经过中国联通对c d m a 2 0 0 0l x 的运行试验测试，效 果还是不错的，在电信手中，电信已经将他们的网络升级到e v - d o ，该项高数据 的传输业务，在无线基站那一侧，与基站的c d m a 2 0 0 0l x 的区别仅仅是在于每个 基站增加了3 条传输线，从而增加了每个下行信道的传输带宽，为高速传输数据 业务提供了保障。对于c d m ai s 一9 5 与c d m a2 0 0 0 是一个前后升级的过程，因此 标准的主要讨论关键技术有如下几个卜 7 】： 功率控制、分集技术、软切换、语音编码等。 1 ) 功率控制 在一个移动小区内，用户终端与基站的距离不同，如果它以相同的电平来发 射的话，则距离基站近的终端到达基站的信号电平远远大于基站远的终端，严重 干扰其通信质量，这就产生了远近效应。所以在c d m a 系统中总希望通过功率控 制使得每个用户到达基站解调器的电平基本相同，及所谓的理想功率控制结果。 3 重庆邮电大学硕士论文 功率控制有以下几种：前向功率控制、反向闭环功率控制、反向开环功率控制， 几种控制都是一个复杂的过程，他们的主要作用克服移动通信系统无线传播远近 效应。 2 ) 分集技术 c d m a 的分集技术使用宏分集技术，宏分集是提高下行容量的主要手段，在 移动通信系统中，必然存在许多的衰落环境，因而在链路预算的时候要使用预留 相当大的衰落余量，如果此时让终端同时接收来自( 2 3 个) 基站的相同信号，即 使用宏分集技术则可能大大降低信号的衰落影响( 可改善大约6 d b ) 。 3 ) 可变速率的话语编码技术 i s 一9 5c d m a 是以话音业务为主，而在话音业务中真正需要的激活时间大约只 有4 0 左右。在其余时间，只传输一些控制信令，所以需要的传输速率是很低的。 这样就可以使用自适应可变速率话音编码技术，在正常的讲话的时间内的全速率 的话音编码是( i s 9 5 是8 k b i t s ) ，在话音比较慢及只听不讲的时间，则话音速率 仅仅为全速率的1 2 或1 4 。统计表明，在相同话音质量的前提下，其平均话音速 率是全速率的6 0 左右，及可以将系统的容量提高一倍左右。 4 ) 软切换 当c d m a 系统使用宏分集的时候，带来的一个特点就是软切换。从第一代到 第二代移动通信系统，用户的终端都是“硬切换”，其过程是在获得来自系统的切 换命令后，先中断原来通信的基站，在切换到新基站上去，及先断后通的过程。 对话音业务来讲在1 0 0 2 0 0 m s 时间内完成，人的听力分辨是不能察觉的，完全满 足业务需要，而对于数据业务来讲，任何中断将丢掉部分数据而使得通信质量下 降。在宏分集状态下，终端已经收到来自两个以上的基站数据，切换时只是改变 上行信号的发射方向，不至于引起任何中断。当然软切换只能在使用相同载波的 基站情形。对于不同的载波的基站之间，仍然是只能使用硬切换方式。 1 3 c d m a 移动通信补充技术研究状况 c d m a 移动通信系统的补充技术研究状况是伴随c d m a 业务发展而随之进步 的，当前电信c d m a 移动通信系统飞速发展，也造就了在c d m a 直放站的快速 发展；由于c d m a 的干扰性能和技术受限，因此推出了c d m a 射频拉远的研究； 而电信与联通上网基站共站，相应的楼面空间资源宝贵因此有时出现的网络问题 无法使用施工来无法解决时候，这就要求对接收机及发射机的性能研究，找出合 适的网络覆盖解决方案。至于塔放，中频直放站，在移动通信发展到“村村通 这个阶段，它们的实用性不大，我们不予考虑。 4 第一章绪论 1 3 1 c d m a 直放站的研究情况 c d m a 直放站的发展在于韩国的c d m a 小型组网，他们长期的使用c d m a 宽带小型功率直放站，在这方面积累了很多经验，而中国的直放站厂家则是十分 落后的。当2 0 0 1 年中国联通大面积的上c d m a 直放站时候，国内绝大部分的厂 家是与三星、l g 、s k t 等韩国厂家的合作，同时摩托罗拉的直放站技术也出售给 中国的厂家哺3 。因此包括京信、深圳国入、福建晋江及许多的直放站厂家迅速成长， 到2 0 0 3 年c d m a 直放站厂家就有1 1 2 家，而同期的g s m 直放站厂家只有9 6 家， 但是我们国家的直放站厂家基本上受到国外厂家的约束，如中兴公司的c d m a 直 放站的接收机处理器从日本进口，在2 0 0 5 年才开始有了很大的转变，拥有自主知 识产权的广州杰赛公司进入市场，这样一来c d m a 直放站由原来近二十万一下降 到六万左右，可以讲在2 0 0 5 年以后我国自主的中频直放站，无线宽频直放站先后 出现，c d m a 直放站类型产品是越来越丰富，价格是直线下降，因此c d m a 的基 站的直放站技术到目前为止是很成熟的。 1 3 2 c d m a 射频拉远的状况 c d m a 的射频拉远初见于高通公司的c d m a 的基站设计上j ，当时设计目的 是使用光纤代替铜缆。由于北美的加拿大，美国的阿拉斯加州的极地气候导致了， 使用空心的7 8 馈线来完成天馈线的建设，冬天会造成空心小铜管空气结冰，会造 成馈线的驻波比超限，因此馈线需要保温，使用实心馈线，则一根7 5 米长的馈线 安装在铁塔上，将要重达8 0 公斤左右，一个基站有六根馈线，这样一来对铁塔的 抗风性能来讲要求更高，天馈线的安装维护都会成为很大的麻烦，因此使用光纤 代替铜缆，减少基站加热的范围，有利于移动通信基站在冬天正常工作。 而在2 0 0 2 年底到2 0 0 3 年1 0 月设计该项射频拉远的目的是为了解决c d m a 光纤直放站在近端c d m a 基站话务高情况下导致远端直放站的用户无法通话的问 题阳3 ，这一项工程由爱立信与福建晋江光纤直放站厂家协助完成，并成为独立的一 项c d m a 基站覆盖补充技术。由于中兴收购爱立信的c d m a 业务，因此该该项 技术也就作为爱立信c d m a 移动通信基站r b s1 1 2 7 的延伸覆盖技术，自然也就 转移到中兴的基站上去。而到了2 0 0 8 年电信接收c d m a 网络以后，广东广州的 京信、深圳的华为、深圳国人，韩国的三星、l g 等相继加入到该项目的研究与生 产中来。早期的研究主要是将在高话务区的基站小区直接拉远，从而解决一般的 网络信号漂移及直放站端接入困难问题。已经在2 0 0 8 2 0 0 9 年完成的技术有，光纤 距离有6 公里内可以扩展到2 1 公里外，而g p s 时钟的偏振与射频频率偏移仍然满 5 重庆邮电大学硕士论文 足要求。 我的主要研究是早期独立的开发设计，网络的中期的改良和覆盖设计，射频 拉远对基站网络系统的稳定性，电源对整个基站系统的影响。还要从系统性能上 看射频拉远基站与直放站之间相比是更适合组网，射频拉远具有更高价值产出， 建设的射频拉远性能的性能优于直放站，但比建设基站省钱，同时替换光纤直放 站时可利用旧的现成光网络资源，还可以利用中国电信的丰富的本地光纤传输网。 1 3 3 基于盲检测算法的研究状况 目前基于c d m a 基站接收机算法的改进是比较少的，主要是基站处理芯片处 理速度的限制，而主流的技术并不要求对基站的接收机对增益的改善进行考虑， 主要是通过网络的资源管理来合理搭配现有的移动通信资源，或直接建设基站来 改善网络，而在无法建设基站与直放站的地方才会考虑改良接收机的方法。 1 ) 盲检测算法研究情况 l m s ，r l s 等在8 0 年代产生，现在已经是很成熟，目前用于生产的比较多，而 盲信号处理是m h o n i n g 在1 9 9 5 年提出【1 0 】，张贤达等人在2 0 0 2 年提出了k a l m a n 盲检测的算法【1 1 1 ，及2 0 0 5 年其弟子在此基础上研究了映射子空间的算法【1 2 】，而到 了2 0 0 8 年史永超等人基于子空间跟踪k a l m a n 盲检测的算法【l3 1 ，这些算法都是在 m a t l a b 等软件下理论仿真，无法用于现实的生产，而本文提出的使用盲算法主 要是根据工程的需要，改良以后盲算法与现实的传输工程相匹配。 2 ) c d m a 系统信号模型的建立 考察一个直接序列的码分多址( d s c d m a ) 系统，它有k 个用户，无线信道 为加性高斯白噪声信道。经过接收机经过一系列的处理( 码片滤波，码片速率采 样) 后，接收机在一个码元间隔期间离散的时间输出模型【1 0 】： 异步信号模型 旦旦 y ( t ) 2 a k b “i s k ( t _ i t c 。气) + ( t ) ( 1 1 ) 式中n ( t ) 为信道噪声， a 。，b i 】，s 。分别为第k 个用户的接收幅值、信息字符序 列和特征波形，瓦为接收机接收到的信号延迟，t c 为周期间隔时间，仃为一个常数， 已知信号有单位能量i i s k0 = 1 ，各个用户的字符信息从 一1 ，+ 1 ) 中独立地等概率的选取， t 一1 现在假定特征波形具有单位能量l s 。1 2 = 1 。t o ，t c 当为同步信号时( 1 1 ) 此 时的信号中五= r 2 = f ，原本来的异步信号模型简化为 庀 上 y ( t ) 5 a k b k s ( t ) + o i l ( t ) t = o ，1 ，2 t c - l ( 1 2 ) 并且特征波形的支撑区间为 o ，t s 】，而t 和t c 分别是扩频增益和码片间隔，为论 6 第一章绪论 文述方便以后的t 改为n 为自然数，自噪声n ( t ) 改为y ( ) 。 盲多用户的提法是：只知道一个码元内的接收信号y ( o ) ，y ( 1 ) ，y o q 一1 ) 和期望 用户的特征波形s d ( o ) ，s d ( 1 ) ，s d 小一1 ) ，估计用户的信息为b d ( 0 ) ，b d ( 1 ) ，b d ( n 一1 ) 这里盲的指我们不知道其它用户任何信息。不失一般性，假