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1、浅谈干扰在WCDMA移动通信系统中的问题分析 中图分类号：TN914文献标识码：A摘要:本文主要干扰在WCDMA移动通信系统中的问题，理论分析了不同条件下干扰对用户平均接入概率和系统归一化吞吐量的影响,提出了两种方法以改善系统抗干扰性,即选择子信道使得两相邻接入时隙间距大于前导码和消息部分发送间距,干扰对系统和用户不产生影响;缩短前导码和消息部分发送间距可以提高系统的抗干扰能力。实验仿真验证了分析的准确性和系统抗干扰的有效性。宽带码分多址(WCDMA)通信系统是目前3G移动通信系统中应用最为广泛的通信网络之一,其业务能力、数据传输、安全性能和抗干扰能力等各方面相比于第二代移动通信网络GSM
2、进行了很大的改进和完善。其采用的接入过程协议是基于带有快速捕获指示的S-ALOHA,并利用优先等级类别(AccessServiceClasses,ASC)和二维空间接入技术(即在二维空间等概率选择子信道和可用接入时隙进行接入)有效提高了系统资源的利用率,同时能够抑制或减弱某些特定样式的干扰。本文重点对二维空间接入技术抗时隙屏蔽式干扰的性能进行研究。6时隙屏蔽式干扰是利用接入过程的相关协议信息对于每个用户都透明,以及系统在成功检测到用户的前导码至准备接收消息间的时间段中会拒绝接收其他用户的接入请求的特点而提出的,其工作方式主要是通过在每个时隙大量发送不同特征码的前导码使得系统忙于工作在消息准备
3、接收和退出消息接收过程,减少系统的有效接入时隙。该干扰样式能够利用较小的干扰功率达到较好的干扰效果,且能够影响整个小区用户的接入,进而影响系统的性能。论文推导了在理想信道条件下系统抗干扰性能分析表达式,并采用MonteCarlo仿真实验验证了WCDMA系统抗干扰性能。2抗时隙屏蔽式干扰分析在WCDMA系统中,10ms的无线接入帧分为15个接入时隙,并按照一定的规则将其划分为12个子信道,每个子信道包含5个可用时隙,在具体无线接入帧中子信道的哪个时隙可用由系统帧(SFN)模8进行确定,另外每隔一段时间NODE-B将通过广播信道通知小区中每个用户可用子信道及它们的优先级。3.1所有子信道可用时,
4、时隙屏蔽式干扰情况6利用此干扰方式进行干扰时,被干扰的特征码所对应的资源会周期性地出现空缺,且周期长度为L+1个时隙,根据WCDMA的AICH定时参数可知L=3或L=4(下文将L称作屏蔽时间长度)。若考察一个周期的时隙,因各被干扰的资源出现空缺的分布是独立的,因此在有m个特征码资源被干扰而其中M为有效干扰(受干扰的特征码资源未进行消息接收)时,某时隙出现rnull个空缺服从二项分布,其出现的概率为:所以在该M个有效被干扰资源中用户平均成功接入量S′和用户平均碰撞数C′为:其中M跟受干扰特征码资源数m、用户平均成功接入量S′和用户平均碰撞数C′之间的关系为:而其余n-m个未被干扰资源中平均用户
5、成功接入量为:其中r的递推关系式为:因此在干扰方案情况下,系统平均用户成功接入量和用户成功接入概率P′U分别为:3.2部分子信道可用时,时隙屏蔽式干扰情况当小区在某时间段只使用部分子信道时,时隙屏蔽式干扰的空缺时隙将存在自同步现象,在空缺时隙自同步示意图所示,由于在时隙式屏蔽干扰中存在干扰无效时隙,且在此时隙NODE-B不会响应对应特征码接入请求,同样也不会响应干扰信号,因此针对不同特征码,其将会出现不同干扰无效时隙后进行自同步,在同步后将同时出现空缺时隙和干扰无效时隙。空缺时隙自同步示意图6假设在一个无线接入帧中可用时隙为α1,α2,…,αn,且两相邻时隙差为l1,l2,…,ln,其中l1
6、为αn至α1的时隙差。令lk=max(l1,l2,…,ln)≥L,各特征码时隙屏蔽式干扰将自同步于时隙αk,此时只需以时隙αk为起点进行循环判断以求得一个无线接入帧。那些时隙被干扰及被有效干扰的时隙数m,令未被干扰的时隙为λ1,λ2,…,λn-m,则可用资源rt+1为:其中∑st-i表示在时隙t-msg至t-1内所有未被干扰的时隙中平均新接入的用户累积量。若min(l1,l2,…,ln)≥L,各特征码时隙屏蔽式干扰将自同步于任意可用时隙,且悬挂状态将不会覆盖其余可用时隙,此时干扰将对系统接入不会产生影响,所以可得WCDMA系统在选择子信道可用时应使得无线接入帧中两相邻可用时隙差大于其AICH
7、定时参数,此时能够使得时隙式干扰失效。4仿真验证本文采用离散事件仿真方法建立了WCDMA随机接入系统,根据分析模型所建立的条件,进行模拟了其整个随机接入过程,其主要仿真参数如表1所示。下列仿真均以用户的平均成功接入概率和系统的归一化吞吐量表示干扰对用户和系统的影响结果。4.1所有子信道可用仿真实验6在时隙屏蔽时间长度L为4,且每个子信道可用条件下干扰对用户平均成功接入概率和系统归一化吞吐量的仿真影响曲线,从图
