FDD-CDMA的下行鏈路的波束形成

圖2　蜂窩仿真模型(1)上行鏈路干擾模型.扇區基站1a受小區5和6中用戶(hù)的干擾；(2)下行鏈路干擾模型.扇區1a中的用戶(hù)受扇區基站2a,3a,4b,5b,6c,7c的干擾.

　　(1)在扇區內按面積均勻分布隨機產(chǎn)生一移動(dòng)臺的位置(r,θ)，計算該移動(dòng)臺與干擾扇區基站的距離和入射方向.隨機產(chǎn)生陰影衰落，計算路徑增益β.一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)臺產(chǎn)生是否合理與基站的切換方式下，上述在扇區內產(chǎn)生的位置是合理的.但在后一種切換的方式下，還應考慮陰影衰落的效果，即當移動(dòng)臺到所屬基站比到任一干擾基站的路徑增益要小時(shí)，重新啟動(dòng)步驟(1).本文考慮到CDMA系統中用戶(hù)較多，減少仿真計算量，故僅考慮了基于幾何切換的情況.在對于給定的角度擴散，按式(1)隨機地產(chǎn)生矢量信道.對于來(lái)自鄰小區的干擾用戶(hù)或基站，其信號的入射角近似為零.
　　(2)利用上行信道的數據，為六干擾扇區(2a,3a,4b,5b,6c,7c)的每一用戶(hù)計算陣列相關(guān)矩陣和相對干擾總量.進(jìn)一步利用式(16)計算發(fā)送加權系數.
　　(3)計算扇區1a中一個(gè)用戶(hù)接收到的信號功率和干擾總和.圖3給出了當用戶(hù)數N=20時(shí)，角度擴散Δ=5和Δ=20時(shí)的信噪比的累積分布函數.本文中的數據是重復上述仿真三步驟2000次得到的.其它仿真參數：fd=50Hz，處理增益G=128，符號周期Ts=0.0001，相關(guān)矩陣是用50個(gè)符號平均而得，所需η=7dB.從圖中可以看出，最小相對干擾法的性能要比最大陣列增益法(同單小區的波束形成)的性能好得多.當角度擴大時(shí)，兩種方法的性能都有相當大的提高.這有以下幾個(gè)原因：1)由于下行鏈路是同步發(fā)送的，同小區同頻干擾被忽略.2)鄰小區來(lái)的干擾信號的角度擴散幾乎為零.因此，隨著(zhù)鄰小區用戶(hù)的角度擴散的增大，用戶(hù)受其它六個(gè)基站的干擾越小.圖4給出了角度擴散Δ=10度，系統在不同用戶(hù)數時(shí)的中斷率曲線(xiàn).顯然，隨著(zhù)用戶(hù)數的增加，性能變差.同時(shí)，兩種方法的性能接近.這是因為用戶(hù)數的增加，干擾的總效果等同于白高斯噪聲，由這兩種方法確定的加權系數相近.

圖3　輸出信噪干擾比的累積概率分布函數(a)角度擴散Δ=5度(b)角度擴散Δ=20度

圖4　下行鏈路的中斷率隨用戶(hù)數的變化曲線(xiàn)

七、結　　論
　　在頻分雙工的CDMA系統中，下行鏈路的波束形成技術(shù)是智能天線(xiàn)應用于基站的一個(gè)難點(diǎn).下行鏈路的加權系數與下行信道的相關(guān)矩陣相關(guān)，而不是瞬時(shí)陣列響應矢量，而前者可由上行信道的相關(guān)矩陣直接或變換得到.加權系數的最終確定與采用的準則有關(guān).最小相對干擾方法由于考慮了鄰小區的干擾，獲得了比最大陣列增益方法好得多的性能.當然，當用戶(hù)數較多時(shí)，兩者性能接近，而前者的計算量要大得多.值得指出的是當總的干擾等效于白高斯噪聲時(shí)，發(fā)送天線(xiàn)陣列的主要任務(wù)是如何在頻率非選擇性信道下，提供分集效果.