WCDMA系统发射分集技术研究

WCDMA系统发射分集技术研究摘要：发射分集技术是提高WCDMA通信系统中的下行链路容量和抗多径衰落干扰能力的有效技术，它利用发射天线空间分隔以获得相互独立的衰落信号的发射和接收，改善系统性能。本文介绍了WCDMA系统中的开环和闭环两类发射分集技术，并分别对它们进行了分析。关键词：发射分集WCDMA开环发射分集闭环发射分集1、前言移动信道是一种时变信道，存在着衰落特性，影响移动通信系统性能。主要有三种表现：自由空间传输衰耗，阴影衰落和多径衰落。它们是造成移动通信系统性能劣化的主要原因，其衰落变化越来越快，多径衰落对系统性能影响最大。分集技术是对抗多径衰落最有效的方法。有两种途径可以实现此效果：多天线接收分集技术和多天线发射分集技术。2、发射分集的分类根据是否需要从接收机到发射机的反馈电路，发送分集技术可以分为开环和闭环两种类型，前者发射机不需要任何信道方面的知识。开环发射分集是各天线等功率发射，各天线的发射权值是相同的，在不清楚信道状态的状况下，发射端将信号从各天线上均匀地发射出去。系统实现该方法比较方便，分集性能不受信道变化影响，但此法发射由于利用信道信息不高导致发射效率低下。闭环发射分集是根据各天线的发射权值来确定各天线发射的功率，根据接收机反馈的信道信息来计算对每个移动端的发射权重，相同的指发射机根据发射权重配置不同的发射功率，优化系统的性能。此方法缺点是需要精确反馈和反馈时延短，如果反馈速度没有信道变化的速度过快，导致天线的最优权值更新不及时，反而降低系统的性能。3、WCDMA系统中的开环发射分集方案在WCDMA系统中分别使用了空时发射分集（STTD：SpaceTimeTransmitDiversity）和时间切换发射分集（TSTD：TimeSwitchedTransmitDiversity)两种开环发射分集方案。TSTD专门适用于同步信道的发射分集，除同步信道（SCH）外的所有物理信道都可以应用STTD。3.1空时发射分集（STTD）空时发射分集(STTD)主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，并被列入3G的标准。空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。该方法分集增益很高，适用于解决因衰落信道影响而系统容量受限的问题，STTD主要应用于双天线场合,采用Alamouti空时分组码。空时发射分集属于开环发射分集，不清楚信道信息导致发射效率不高，而且不能提供阵列增益，空时编码的方法将发射分集与编码相结合，在保证分集效益的前提下，进一步提高了发射速率，这种类型的开环发射分集已经被3GPP采用。发射方将用户数据信号空时编码后，分成两路数字信号，每路信号都是全部用户数据信号的不同表现形式，这两路数字信号分别承载在发射天线１和发射天线２上。数据序列经信道编码、交织和串/并转换后形成待调制的数据符号，由STTD编码器进行空时编码，形成两路数据符号输出，再分别经相同的信道码CchD和扰码CDscramb进行扩频加扰后，分别从天线1和天线2发送出去。为了能够区分两个天线发送信号经过的不同信道，在两个天线上各发送一路导频序列。3.2时间切换发射分集（TSTD）时间切换发射分集也称为天线跳变分集（Anten-naHoppingDiversity），是SCH上的时间切换传输分集。不同时隙的数据使用不同天线发射，即奇时隙的数据在天线1上发射，偶时隙的数据在天线2上发射，天线的切换以时隙为单位进行。例如一个整编码块的信号，分成两部分，一部分数据通过一根天线发射出去，接着另外一部分数据通过另外一跟天线发射出去，这样前后两部分的信号，在不同时间通过不同的信道发射出去。接受到的整个编码块的信号，在译码的时候就能得到增益。因为两部分信号可能有不同的衰落特性，通过交织和编码能使整个编码块的性能得到增益。采用TSTD，在移动台中可以很简单地获得与最大比值合并相当的效果，大大提高了用户端的正确同步概率，并缩短了同步搜索时间。4、WCDMA系统中的闭环发射分集方案闭环反馈发射分集关键是加权因子的计算，发射自适应阵列TXAA(transmitadaptivearrays)是一种移动台周期性地发射最佳发射权重的量化估计,并通过反馈信道发给基站。TxAA闭环发射分集是根据移动台在上行信道里的反馈的信息对前向主、分集天线上的信号幅度与相位进行调整，使得移动台有最佳的接收效果。根据反馈信息量化精度的不同，分为相位调整和相位、幅度调整两种闭环发送分集方案。5、结语发射分集技术是WCDMA系统中的关键技术，各发射分集的工作特点和性能不尽相同，因此在复杂的无线信道下各发射分集技术所起的作用也有所不同。闭环发射分集技术中信道估计的误差、反馈信息所带来的延时等问题，发射天线间的功率分配问题，发射天线在不独立的情况下的系统性能问题等等，这些问题都是第3代移动通信系统不同的信道条件下更为切实的研究课题。参考文献[1]3GPP2IS-2000-A,Physicallayerstandardforcdma200spreadspectrumsystems,releaseA[S].[2]叶永庆,罗汉文.第三代移动通信系统主要发射分集技术研究[J].移动通信,2004,3.