详解WCDMA上行链路参数优化方法

引言

作为第三代移动通信系统(3G) 主要无线传输技术的WCDMA 上行链路采用了导频信道辅助的BPSK相干解调技术。虽然通过导频信道可以获得精确的信道估计,但是它增加了每个要发送的数据信号的能量。在保持信号总能量不变的前提下,一方面增加导频信道的功率可以提高信道估计的精度,但它对数据信道和别的用户的干扰也会增加。同时,随着导频信道功率的增加,分给数据信道的功率必然会减少,造成解调时信噪比的下降。另一方面,降低导频信道的功率虽然可以减小其产生的干扰并提高数据信道的功率,从而提高解调时的信噪比,但此时信道估计的精度却会有所降低,特别是在移动台高速移动时。

由此可见,导频信道与数据信道之间的功率比(Pilot-to-data Channel Power Ratio) 对系统的性能有着很大的影响,是一个急待优化的重要参数。另外,既然信道估计的精度影响着系统的误码概率,那么它与最优功率比的确定显然也有着很强的联系。由于实际系统的信道估计器一般是采用滑动平均滤波器,所以本文的主要目的是分析在最小误码概率准则下如何确定最优的功率比和滑动平均滤波器的最佳平均长度。

WCDMA上行链路的发送结构

图1 显示了WCDMA上行专用物理信道(DPCH) 的基带发送结构。I 路承载用户数据的专用数据信道(DPDCH) 和Q 路承载导频等控制信息的专用控制信道(DPCCH) (由于DPCCH 中导频所占的比例较大,所以为了简化处理,在以下的分析中我们认为它就是一个连续的导频信道) 。分别被不同的实Walsh 码Wd 和Wc 扩频到Chip 速率后相加,然后被第n个用户特定的复数扰码Sdpch , n加扰。其中β表示导频信道相对数据信道的功率比,通常它小于1 以减小对I 路的DPDCH以及别的用户的干扰。

无线传播环境可看成是频率选择性的瑞利衰落信道。为了方便下面的分析,我们这里假设信道有L 个功率相等的路径,并且每个路径之间都是非相关的。在接收机的输入端,考虑到WCDMA 上行链路不同用户之间是异步操作的, 所以可以把接收信号叠加的由热噪声和其它用户多址干扰(MAI) 所产生的噪声看成是白高斯噪声, 它的单边功率谱设为N0 。由于多径干扰( IPI) 与热噪声和多址干扰相比可忽略,所以我们这里不再考虑信号多径传播所引起的干扰,并假设接收机知道每一径准确的时延信息。