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TD-SCDMA系统中的码规划

2014-6-8 21:42| 发布者: dzly| 查看: 590| 评论: 0|原作者: 朱峰张一楠

摘要: 本文从扰码的相关性和小区搜索性能的影响出发,考虑码规划过程中应该注意的问题及具体的码规划的实现步骤;着重分析了扰码的相关性及对应的码分配的方案,主要围绕扰码的规划,详细介绍了影响扰码规划的因素及码规划后的质量评估体系。在扰码规划时充分考虑了相关性、移位特性等影响。
  摘要:本文通过仿真分析了TD-SCDMA系统中码的特性及不同的相关性,得出一种可以尽量避免冲突和干扰的分配方案,从而给小区选择合适的码字。在此基础上,本文提出了码分配质量的评估方法,以方便对规划的结果进行验证及后期的优化。
  关键词:扰码;midamble 码; 下行同步码;相关性;matlab
  TD -SCDMA 系统是基于TDD(Time Division Duplex) 技术的3G 无线通信系统之一。TD-SCDMA 的关键技术有上行链路同步、智能天线、联合检测等, 这些关键技术直接决定了TDSCDMA的优势, 已经成为当前通信领域的最大的热点。随着TD-SCDMA 网络建设的进行,很多细节的问题需要解决。CDMA 技术的发展为移动通信的资源提供了另一个维度、码资源。在网络建设的过程中,码规划直接影响到网络的质量。因此,如何有效并合理地配置码字, 是网络规划和优化人员必须考虑的问题之一。
  一、理论基础
  TD-SCDMA 系统包括的码字有上/下行同步码、midamble 码、扩频码和扰码。下行同步码一共有32 个,用于区分不同的小区; 上行同步码有256 个, 由UE在随机接入过程中使用。每个小区的下行同步码对应8 个上行同步码。每个下行同步码对应4 个扰码,和4 个midamble 码,小区的下行同步码确定后可以从中选择一个作为本小区的扰码。总之,用扰码来区分不同的小区, 扰码和midamble 码来区分不同的UE。
  (一)TD-SCDMA 系统中的码
  1.下行同步码(SYNC-DL)
  标识小区的码称为下行同步码,在下行导频时隙(DwPTS)发射,用来区分相邻的小区, 与之相关的过程是下行同步、码识别和PCCPCH (主公共控制物理信道) 的确定。整个系统包括32 组长为64chip 的基本下行同步码,每个下行同步码唯一标识一个基站和一个码组,每个码组包含4 个特定的扰码,每个扰码对应一个特定的基本中间码。
  2.中间训练码(Midamble 码)
  中间训练码又称为基本中间码或midamble 码,主要用于信道估计、功率控制测量、上行同步保持、小区选择和频率校正等。它放在每个常规突发时隙的中间发送,这也是称为中间码的原因。
  3.扰码(Scrambling Code)
  扰码用于对信道中的数据部分进行加扰处理、标识数据的小区属性及避免小区间干扰。TD-SCDMA 系统共有128个长为16chip 的基本扰码序列, 按顺序分为32 组,每组4 个扰码,每个基本扰码用于下行UE 区分不同的小区。由于TD-SCDMA 系统的扰码和扩频码很短(16chip),扩频增益低,导致抗干扰能力弱,码间干扰较大。由于下行同步码的相关性较好,只要保证在一定的复用距离内各小区不分配相同的码字就能满足系统需求,因此扰码的规划是码规划的重点。
  (二)小区搜索
  通常,UE 事先在不知道小区任何信息的情况下搜索小区,需要检测其所发射的下行导频时隙,建立下行同步,获得小区扰码和基本midamble 码, 控制复帧同步,然后读取广播信道(BCH)的信息。这当中包含时隙同步、帧同步、捕获主扰码,涉及四个下行物理信道: 主同步信道、从同步信道、主公共导频信道、主公共控制物理信道。具体步骤如下。
  1.终端利用下行同步序列获得某一小区的DwPTS,建立下行同步。
  2.终端通过检测TS#0 信标信道的中间码来确定该小区的基本中间码。
  3.控制复帧同步。
  4.读取BCH 信息。
  显然,下行同步码和扰码在搜索中起着至关重要的作用,码分配的结果将直接影响到系统的性能。
  二、码的相关性仿真及分析
  (一)扰码的相关性分析
  由上可知,在TD-SCDMA 系统中,根据扰码的相关性进行的扰码分配对系统的性能起着至关重要的作用,如果小区使用的扰码相关性好,正交性差,会产生较大的多址干扰(MAI),严重影响了系统的性能。因此,下面将对扰码的相关性进行分析,以便在进行扰码规划时能充分考虑扰码相关性的影响,从而获得较为合理的分配方案。
  (二)移位相关特性对扰码的影响
  在通过码的相关性进行码规划的同时,移位相关特性对扰码的影响也不能忽略。某些码经过移位产生的新序列,会与其他的扰码重合,如Scramble code120:{-1,-1,1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,-1,-1}Scramble code123:{1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,-1,1,-1,-1,-1,-1}当Scramble code120 向左移2 位后,产生的新序列与Scramble code123 相同;当Scramble code115 向左移位2 位后,产生的新序列与Scramble code121 相同。经试验可知,在128 个扰码中,有很多扰码都会发生移位重合的现象。也就是说,在规划中当两个扇区距离比较近、信号之间的影响比较大时,应该尽量避免使用移位重合的扰码对。
  三、码规划
  首先要了解码规划的原则:相邻小区不能分配相同的SYNC-DL 码和扰码码;码规划应该尽量避免码的复用,尽量选择正交性好的码;考虑将来小区分裂而产生新小区时需要的码预留。
  (一)码规划的步骤
  在进行码规划时不能采用常规的先分配下行导频码后选择扰码的步骤,需要先考虑扰码组中的分配,使相邻小区尽可能不出现采用同一扰码组内的不同扰码的情况,然后再分别按顺序确定下行导频码和扰码。
  (二)码规划的算法
  在开始规划时,为了避免人为地增加扇区的分配难度,每次分配过程都应该从最难分配的扇区开始,而被分配的扇区的难度系数可用以下方法计算。
  难度系数=邻小区个数+邻小区已经分配扰码的个数。
  也就是说一个小区的邻小区总数越多,或者是已分配扰码的邻区越多,那么潜在的扰码间干扰也就越大,给该小区分配合适的扰码就越难,此小区的分配优先级就越高。
  在进行扰码分配时, 有一个问题需要注意, 即给某些扇区已经存在扰码的情况下的扰码规划。当对某一区域进行扰码规划时, 区域内的某些扇区可能之前分配过扰码, 这时在为其他的扇区分配时, 可能有三种情况: 一是希望重新分配那些已经分配过的扇区; 二是希望完全保留原来的扰码分配方案; 三是希望完全不考虑已经分配过的扇区。针对这三种情况,可以有以下相对应的方案: 一是对区域内所有的小区进行统一的规划, 为每个小区重新分配扰码, 用新的扰码覆盖原有的扰码; 二是进行扰码选择时, 考虑已存在扰码对其他扇区的相关性能影响, 这种情况往往较难处理; 三是在为区域进行扰码分配时, 只要去掉那些已经存有扰码的扇区即可。
  四、结语
  本文从扰码的相关性和小区搜索性能的影响出发,考虑码规划过程中应该注意的问题及具体的码规划的实现步骤;着重分析了扰码的相关性及对应的码分配的方案,主要围绕扰码的规划,详细介绍了影响扰码规划的因素及码规划后的质量评估体系。在扰码规划时充分考虑了相关性、移位特性等影响。
  参考文献:
  [1]聂昌.TD-SCDMA 下行同步码分析及扰码规划探讨[J].邮电设计技术,2007(03).
  [2]罗建迪,杨健,彭陈发.TD-SCDMA系统中的扰码相关性分析[J].移动通信,2010(16).
  [3]范晖.TD-SCDMA 系统扰码相关性分析及规划建议[J].上海电力学院学报,2007(03).
  (作者单位:朱峰,中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司;张一楠,中国移动通信集团北京有限公司政企客户中心)
  

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