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TD-SCDMA系统下行波束赋形技术研究

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考 虑 了干 扰 和 噪 声 对 移 动 台 的 影 响 ，模 拟 了在 不 同信 道 环 境 下 的基 于 最 小 均 方 误 差 准 则 的 理 想 波 束 赋 形 算 法 及 其 实 现 方 法 ， 并 对 算 法进 行 了 性 能 仿 真 ， 分 析 结 论 并 说 明 系统 性 能 的 改 善 。 关 键 词 ： 智 能 天 线 ：Ｔ —Ｃ Ｄ Ｓ ＤＭＡ： 下行 波 束 赋形 ；最 小均 方误 差 准 则 中图 分 类 号 ：Ｔ ９ ４ Ｎ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １７ —２ １ ０ ００ ．０ ７０ ６ ４３ ６ （ １）２０ ８ 。２ ２
Ｋｅ ｒ ：ｓ ｒ ｎｔｎ ； ｖ ｗｏ ｄｓ ｍａ ｔａ ｅ ｎａ ＴＤ— ＳＣＤＭ Ａ： ｏ ｌｎ ｅ ｍｆ ｒ ｎ Ｍ Ｍ Ｓ ｃ ｉ ｒｏｎ ｄ ｗｎ ｉ ｋ ｂ ａ ｏ ｍｉ ｇ； Ｅ ｒｔ ｉ ｅ Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｔ ａ ｔ ｎ ＴＤ— ＳＣＤＭ Ａ ｙｓｅ ｔ ｓ ｔ ｍ ｈｅｍｏｓ ｍｐ ｒａ ｔｃ ａ ａ ｔｒｉ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｏｌ ｙ ｔｉ ｏ ｔｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｏｆｔ ｍａ ｔａ ｔ ｎ ａ ｔｃ ｎ ｏｇ ， ｈ ｗｈ ｅ ｃ ｒ Ｓｔ ｏｗｎ ｉ ｋ ｂ ａ ｏｒ ｎ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｎｔｎｎ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ．Ｔｈ ｆｅ ｔｏ ｉｔ ｒ ｎｃ ｏｓ ｏ ｅ ｉ ｈｅ ｄ ｌｎ ｅ ｍｆ ｍｉ ｇ ｉ ｈ ｍａ ｔａ ｅ ａ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｅ ｅ ｆ ｃ ｆｄ ｓｕ ｂ ａ ｅ ａ ｄ ｏ ｓ ｗａ ｓ ｎｔ ｔｃ ｌｙ ｎ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｈｅｉ ａｌ ｐｕ ｉ ｔ ｃ ｎ ｉｅ ａｉ ｎ． Ｔｈ ｉ ａ ｂ ａ ｏ ｍｉ ｇ ｌ ｏ ｉ ｍ ａ ｄ ｔ ｔ ｎ ｏ ｏ ｓｄ ｒ ｔｏ ｅ ｄｅ ｌ ｅ ｍｆ ｒ ｎ ａ ｇ ｒｔ ｈ ｎ ｉｓ ｉ ｌ ｍｅ ａ ｉ ｎ ｍｅｈｏ ｒ ｌ ｉ ｍｐ ｅ ｎｔｔｏ ｔ ｄ ｗｅ ｅ ａ ｌｓｍｕｌｔ ｄ ｉ ｆｅ ｅ ｔｃ ａ ｎ ｌｅ ｖｉｏ ａｅ ｎ ｄｉｆ ｒ ｎ ｈ ｎ ｅ ｎ ｒ ｎｍｅ ｔ ａ ｅ Ｍ ＳＥ ｒｔｒａ ｎ ｓｂ ｓ ｄ ｏｎ Ｍ ｃ ｉ ｉ ｅ ａ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｓ ｓｍｕｌｔ ｄ ａ ａ ｓｔ ｅ ａｇｏ ｉ ｎｄ ｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｗａ ｉ ａｅ ｓｆ ａ ｈ ｌ ｒｔ ｒ ｈｍ ｓｃ ｎ ｅ ｎ ｄ． ｎｃｕｓｏｎ ｒ ａ ｙ ｅ ｎｄ ｗａ ｏ ｃ ｒ ｅ Ｃｏ ｌ ｉ ｓｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ａ ｎ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｗｎ ｉ ｋ Ｂｅ ｍ ｆ ｒ ｉ ｇ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄｏ ｌｎ ａ ｏ ｍ ｎ
ｉ ｎ ＴＤ－ ＣＤＭ Ａ ｙ ｔ ｍ Ｓ Ｓ ｓｅ
ＤＥＮＧ ｎ ｘ ｎ Ｍ ＥＮＧ — ｎ Ｎａ — ｉ ， Ｌｉｎａ
（ ｅ ｔｏ Ｅｌｃｒ ｎ＆ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌ ｇ ， ａ ｎ ｎ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｊ ｎ ｈ ｕ １ １ ０ ， ｉａ） ｎ ｏ ｍａｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｌ ｅ Ｌｉｏ ｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｉ ｚ ｏ ２ ０ １ Ｃｈ ｎ ｏ ｅ ｙ
第 ３ 卷 第 ２期 Ｏ
２ １ 年 ４ 月 ００
辽 宁工业 大学学报 （ 自然科学版）
Ｊ ｕｎｌ ｆ ｉ ｎｎ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙＮａ ｒ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ａ ｉｇＵ ｉｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｉｏ ） Ｌ ｏ ｔ Ｔ ｕｌ ｅ Ｅ ｉ
术 ，智 能 天 线技 术 在 Ｔ Ｓ ＤＭＡ主 要 用 于 波 束 赋 Ｄ．Ｃ 形 ，通过将 各 阵元输 出进 行加 权求 和 ，在 一定 时 间 内将 天线 阵列 波束 导 向到一个 方 向上 ，产 生 空问定 向波 束 ，使 天 线 主 波 束 对准 期望 用 户 信 号 到达 方 向，旁瓣或 零 陷对准 干扰 信号 到达 方 向，达到 充分 高 效 利 用 移 动用 户 信 号 并删 除或 抑 制 干 扰 信 号 的 目 的 Ｌ 。 由 于 智 能 天 线 技 术 的 应 用 ， 使 得 ２ ｊ Ｔ ＳＤ Ｄ．Ｃ ＭＡ系统 的性 能得到 了极 大 的提升 。同时智 能天 线 技 术 也 为 解 决 频 率 资源 短缺 提 供 了一 个 有
ｔ ｙ ｔｍ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ａ ｍ ｐ ｏ ｅ ｈｅｓ ｓｅ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅｗ ｓｉ ｒ ｖ ｄ．
我 国在 享 有 独 立 知 识 产 权 的 Ｔ Ｄ模 式 下 运 行 Ｄ 的Ｔ Ｓ ＤＭＡ技术 中【，成 功地 引进 了智 能天 线技 Ｄ．Ｃ Ｊ Ｊ
效的 途径 。
、ｏ ．０． ，Ｉ３ Ｎｏ． ２ Ａ ｐｒ２０１ ． ０
Ｔ Ｓ Ｄ．ＣＤＭＡ 系统 下行 波 束 赋 形 技 术研 究
邓 南新 ，盂 丽 囡
（ 宁工业 大学 电子 与信 息工 程学 院 ．辽宁 锦 州 Ａ 系统 最 重 要 的 技 术 特 征 是 智 能 天 线 技 术 ，智 能 天 线 技 术 的核 心 是 下 行 波 束 赋 形 。综 合
１ Ｔ ．Ｃ ＭＡ 系 统 下行 波束赋 形 ＤＳ Ｄ 算法设计
下 行 波 束 赋 形 算 法 是Ｔ ．ＣＤ Ｄ Ｓ ＭＡ系 统 智 能 天
线 的核 心 ， 当系 统采 用 ８ 线 的 圆阵 时 ，可采 用 的 天
算法 有理想 Ｄ ＯＡ赋形 、 固定波 束赋形 、 最强径 赋形 、 最大 功率特 征 分解 赋 形等 赋形 方法 【。为 了性 能 比 ｊ Ｊ 较 的 需 要 ，本 文采 用 的 是基 于 理 想 处 理 信 道 响应 （ｈ ） 后 处 理 信 道 响应 （ｈ ） 的 理想 ＤＯ ｃ０ 和 ｃ３ 下 Ａ波 束

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0TD-SCDMA系统原理与技术的研究

0TD-SCDMA系统原理与技术的研究

本文首先介绍了第三代移动通信的发展概况、TD-SCDMA帧结构和参数及其关键技术，接着重点分析了TD-SCDMA的网络结构。然后详细说明了移动的语音寻呼处理，最后对TD-SCDMA的频率划分和组网模式进行了分析。
【关键词】TD-SCDMA；网络结构；信道；基站；智能天线
Research of TD-SCDMA systematic principle and technology
TD-SCDMA系统中时隙用于在时间域上区分不同用户信号，这在某种意义上有些TDMA
的成分。另外，对给定的一段频率还可以在频域上分为一些带宽为1.6MHz的载波，这具有FDMA的成分，因此，TD-SCDMA系统的多址方式为FDMA+TDMA+CDMA。
TD-SCDMA系统的基本参数可以归纳为如表1-1所示。
TD-SCDMA在系统性能方面具有明显的竞争优势：系统容量大，抗干扰能力强，频谱利用率高，系统可以在带宽为1.6 MHz的单载波上提供2Mbit/s的数据业务和48路语音通信。TD-SCDMA不需要成对的工作频段，这对缓解当前移动频段资源紧张的问题是极为重要的。TD-SCDMA能够提供第三代移动通信系统所规定的各种业务，包括高质量的语音、宽带数据和多媒体业务，尤其适合今后将迅速发展的IP等非对称数据业务。
和下行链路的时隙之间由一个转换点分开，在TD-SCDMA系统的每个5ms的子帧中，有两
个转换点(UL到DL和DL到UL）。转换点的位置取决于小区上、下行时隙的配置，这种灵
活的配置方案。特别适合不对称业务的传输。
图1-1 TD-SCDMA系统的帧结构
一个突发的持续时间就是一个时隙，主时隙突发结构由两个数据符号域、一个144 chips的midamble码、L1控制信息和16chips的保护域组成，总共长864chips。数据区共704码片长，数据域中每个比特用QPSK调制，扩频系数为1-16。 midamble码是作为训练序列，供多用户检测（联合检测或干扰抵销）时信道估值使用。下行导频时隙(DwPTS)由64比特正交码组成，它是无线基站（小区）的导频信号。也是下行同步的信号。而上行导频时隙(UpPTS)由128比特正交码组成，它是用户终端（小区）的导频信号，主要用做上行同步。保护时隙(G)用于保护和区分上、下行时隙，使距离较远的终端能实现上行同步，在TD-SCDMA系统中，此时隙的宽度保证了小区的最大半径可能达到l0Km以上。
TD—HSPA+MU—MIMO系统迫零波束赋形算法研究

TD—HSPA+MU—MIMO系统迫零波束赋形算法研究

算法在 时分 双工增 强高速￣ Ｒ Ｘ （ Ｄ— Ｐ ） ＆ Ｔ ＨＳ Ａ＋ 多用户 多输入 多输 出（ ＭＵ— ＭＯ） ＭＩ 系统 下的性 能。并 与基 于块对 角４ （ Ｄ） Ｊ Ｂ 和基 于奇异值 分解（ Ｖ 的波束赋形 算法在 市 区宏 小区场景 下进 行 了仿 真对 比。 Ｓ Ｓ Ｄ）
２ 个用 户 的８×２ — ＭＯ的场 景 下 的Ｚ 算 法性 能 ， ＭＵ ＭＩ Ｆ
现， 且在高信噪比情况下是渐进最优的。 传统迫零ｚ Ｆ
而Ｔ — Ｓ Ａ 系统 多 径分 辨 并 与基 于奇 异值 分 解Ｓ Ｄ （ｉｇｌ ｌｅ ｅｏ ｐ ｓ 算 法 只适用 于单 径信 道 ， Ｄ Ｈ Ｐ ＋ Ｖ ｓ ｕａ ｖ ｕ ｃｍ ｏｉ ｎ ｒａ ｄ — 率高 ， 传统的ｚ 算法不能直接在Ｔ — Ｓ Ａ 系统中使 Ｆ Ｄ ＨＰ ＋ ｔｎ 和基 于 块 对 角 化 Ｂ ｂｏｋｄａｏａｉ ｔｎ 的波 ｉ ） ｏ Ｄ（ｌ ｉ ｎｌａｉ ） ｃ ｇ ｚ ｏ 用。 因此 ， 本文提出一种对于多径信道使用Ｚ 的波束 Ｆ
所要 达到 的性 能 目标 主要 包 括 ：提 高频 谱 效率 和 峰 逆 矩 阵作 为发送 端 的预 编码矩 阵 ， 即 Ｈ 值 速 率 ；增 大 系 统 容 量 和 支 持 的 用 户 数 ；保 持 和
＋
，
Ｈ 、一 ｌ
Ｗ ＝ ＝日 （ Ｈ ＨＨ ）
ｒ Ｔ
Ｔ — Ｃ ＭＡＨＳＡ系统 ／４ 统 的后 向兼 容 性 ；降低 Ｄ ＳＤ Ｐ Ｒ系 其 中 ＝ Ｗ ， 的 每 一 列对 应 各 用 户 的加 权 ［ 一Ｗ ｊ 用户面时延和控制面时延 ； 降低终端功耗『 ３ Ｉ 。 向量 ， 了使 发 射功 率满 足 功率 约 束 ， 常需 要对 各 为 通 本 文 针 对 Ｔ — ＳＡ Ｄ Ｈ Ｐ ＋多 用 户 多 输 入 多 输 出 Ｍ — Ｍ （ ｈｕｅ ｕｔ ｌ ｉｐ ｔ ｌｐｅ ｏｔｕ） 个 加权 向量进行 归一 化 。 Ｕ ＭＩ Ｏ ｍｕ ｉｓｒ ｌｐｅ ｎ ｕ ｔ ｌ ｕｐ ｔ ｍ ｉ — ｍｕ ｉ — ｚ 算法 能 够消 除各 信 道之 间 的干 扰 ，且 整个 信 Ｆ 系统 ，提 出 了 一 种 适 用 于 多 径 信 道 的 迫 零 Ｚ （ｅｏ Ｆ ｚｒ
TD-SCDMA基本原理和关键技术

TD-SCDMA基本原理和关键技术

15
CDMA扩频通信
多址技术：区分不同用户
频分多址
时分多址
16
码分多址
CDMA扩频通信
系统结构
信
信源
源
编码
信道 编码
数字 调制
扩频
加扰
脉冲 成型 滤波
D/A 转换
Bit 比特
Symbol 符号
Chip 码片
信
信源
宿
解码
信道 解码
数字 解调
解扩
解扰
噪声
空中信道
脉冲 成型 滤波
A/D 转换
17
CDMA扩频通信
TD-SCDMA系统中的资源单元
一个信道就是载频/时隙/扩频码的组合，也叫一个资源单位(Resource Unit) 。 一个16位扩频码划分的信道是最基本的资源单位，即BRU。 下行信道固定SF = 1，16；上行依据业务不同，SF可取1，2，4，8，16
基本资源单元 BRU＝RUSF16
37
RU速率计算
如果扩频因子为SF=16，采用QPSK调制方式，则每码道承载的毛
速率（即BRU毛速率）为17.6kbit/s。计算公式如下：
38
附-数字调制
QPSK数字调制就是把2个连续的二进制比特映射成一个复数值的数 据符号，映射关系见下图：
39
不同RU速率
考虑到实际中存在冗余，BRU纯速率=17.6/2=8.8kbit/s
TD-SCDMA关键技术
12
TD-SCDMA关键指标
TD-SCDMA与其他两个标准主要技术指标对比
13
TD-SCDMA关键指标
业务容量指标对比
WCDMA (10M频带)
5MHz 上行 5MHz下行
高密度无线网络环境下的波束赋形技术研究

高密度无线网络环境下的波束赋形技术研究

高密度无线网络环境下的波束赋形技术研究摘要：随着无线通信技术的快速发展，高密度无线网络环境下的通信质量和容量成为了一个挑战。

波束赋形技术作为一种提高无线通信性能的有效手段，在高密度无线网络中具有重要的应用价值。

本文对高密度无线网络环境下的波束赋形技术进行了研究和探讨，分析了其原理和优势，并对其在实际应用中的问题和挑战进行了讨论。

通过对相关文献的综述和分析，本文总结了目前波束赋形技术的研究进展和存在的问题，并提出了未来的研究方向和发展趋势。

关键词：高密度无线网络；波束赋形；通信质量引言随着移动互联网的普及和无线通信技术的不断发展，人们对于无线网络的需求越来越高。

然而，在高密度的无线网络环境中，由于频谱资源的有限性和用户数量的增加，通信质量和容量成为了一个严峻的挑战。

为了解决这一问题，波束赋形技术应运而生。

波束赋形技术通过控制天线阵列的辐射方向性，将信号能量集中在特定的方向上，从而提高通信质量和容量。

1.高密度无线网络环境下的波束赋形技术的原理波束赋形技术是一种利用天线阵列来控制和调整无线信号传输方向的技术。

天线阵列由多个天线组成，这些天线可以通过相位和幅度的调整来形成一个或多个波束。

波束是一束集中的无线信号，可以在特定方向上提供更高的信号强度和更低的干扰。

通过调整每个天线的相位和幅度，可以实现波束的形成和调整。

波束赋形技术利用天线阵列和波束的特性，将信号聚焦在特定的方向上，从而提高信号的强度和质量。

波束赋形算法是用于确定和调整天线阵列中每个天线的相位和幅度的算法。

波束赋形算法的目标是最大化接收信号的强度，并最小化干扰和噪声。

常见的波束赋形算法包括最大比合成（Maximum Ratio Combining, MRC）算法、零波束赋形（Zero Forcing, ZF）算法和最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MMSE）算法等。

这些算法根据不同的准则和目标来确定最优的波束赋形参数。