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的載波干擾比并因此自適應地獲得更高的平均服務數據率，1x EV-DO Rev.A版本采用均衡技術消除符號間干擾和其他信道損傷。文章通過網絡級仿真、實驗室和現場測試給出不同信道條件下均衡器相比于Rake接收機的扇區吞吐量的增益。

[關鍵詞]1x EV-DO均衡器Rake接收機C/I吞吐量

1引言

CDMA2000 1x EV-DO扇區覆蓋的中心至中間位置，可達到的載波干擾比(以下稱C/I)受限于白干擾、多徑衰落信道產生的符號間干擾(以下稱ISI)、基站和移動臺的失真等。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間干擾，C/I值最高只能達到16.4dB。因此消除符號間干擾是實現前向鏈路高數據率的重要條件。以多徑時間色散信道為例，信號結構中噪聲強時，復雜度低的Rake接收機也能輸出滿意的信噪比，但噪聲弱而ISI較強時，就要用均衡器抑制符號間干擾而最大化C/I了。更進一步，均衡器還能降低對移動臺非理想特性(I/Q分量不平衡、濾波器失真等)的敏感度。相關鏈路級仿真的結果顯示調制符號信噪比達到10dB時，Rake接收機的誤碼率達到5％，MMSE算法均衡器的誤碼率則是0.1％。

2網絡級仿真

2.1仿真模型

(1)網絡級仿真基于CR1002-A version0.1評估框架中的有關章節。

(2)仿真采用商用芯片的均衡器算法，也就是LMS算法的自適應線性均衡器。信道符號、衰落、線性橫向濾波器都用復數。

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

(4)動態仿真反向鏈路開銷信道性能。

(5)網絡級仿真模型框圖見圖1：

2.2信道參數

信道模型和多徑模型規定了路徑數、路徑時延、功率、多普勒頻移、衰落類型等參數。

用于評估的信道模型ISI不是很強，衰落持續時間也較短。

2.3仿真結果

(1)每扇區16個用戶，使用FTP業務數據流，不同信道條件下的吞吐量見表2：

(2)結合鏈路級仿真的結果，可以明確ISI不是很強時，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。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。

3實驗室測試

3 1測試場景

在美國Spirent公司開發的APEX Data吞吐量測試系統上采集數據，系統架構如圖2。終端選用支持均衡技術的高通工程樣機FFA6800和只有Rake接收機的QTP5500。SR3462 EV-DO模擬器集成了高通公司的1x EV-DO協議棧和通信芯片，Spirent公司則開發了測試軟件TestDrive Ⅱ。整個平臺構建了很好的系統級測試場景。

3.2測試結果

(1)沒ISI干擾時，Rake接收機和均衡器性能很接近。

(2)Ped-B信道時，增益最大。

(3)單徑、Rician衰落時，線性均衡器有不錯的15.4％增益。

(4)雙天線時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、單用戶時兩種接收機的吞吐量比較見表3。信道簡稱跟參數的對應關系見表1和2。

4現場測試

影響均衡器性能的首要因素是信道條件，但實際移動無線信道是未知的，需要做信道估計，所以現場測試環節對性能評估必不可少。我們選取了8個測試點，測試天線安裝在面包外，被測終端共用天線，靜止狀態下測試。

雙天線、單用戶，扇區物理層吞吐量現場測試結果見圖3。Rake接收機平均吞吐量是1082.72kbps，均衡器平均吞吐量是1584.37kbps，增益達到46.3％。

5結論

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

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

(3)高通的終端芯片組MSM6800和QSC6085已實現均衡算法。