DARP:一种增加网络容量的接收机新技术

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随着移动通信中小区用户的增加,无线网络的负载逐渐加重,而且必须进行各方面的测量来防止网络的拥塞。无线网络的沉重的负载来自其他用户的干扰,如;共信道干扰、邻信道干扰。目前已经出现了几种不同的技术来增加GSM/GPRS网络的容量。其中一些和网络配置有关,例如频率规划、QoS、功率控制方案等。其他的和终端的性能有关。对于通过提高终端性能来增加系统的容量更加受到欢迎和推动,因为对于网络提供者,不需要或者花费很少就可以在现有的网络结构上增加其性能。

增加网络容量的解决方案：DARP

现在出现了一种新的终端接收机技术,可以扩展网络的容量。这种技术引起了网络运营商和终端制造商的兴趣。最初解决的办法是通过在终端使用附加的天线（例如天线分集）,通过这样的技术方法来处理邻小区的干扰。但是这种方法在终端中会引起系统在硬件和软件方面的不小改变。于是人们提出了DARP（Downlink Advanced Receiver Performance）这种解决方案,它一方面通过使用较低的复用因子,另外一方面使用抑制邻小区的干扰的方法,从而可以有效的提高网络的容量。这种新的技术不需要增加多个天线,而是在基带方面引入了新的技术,例如使用新的终端信号处理方法。它可以在增加网络容量的同时,降低基站的发射功率。DARP也叫做单天线干扰抵消SAIC(Single antenna interference cancellation)。

DARP技术是和集成到终端内的天线一起工作的,它基于GSM调制原理,可以尽可能的抑制从不同干扰源过来的邻信道干扰,而且在实验室仿真和现场测试中都表明：在一个同步的网络结构中,这种方法可以得到最优化的干扰抑制,从而最大限度的增加系统性能。

在过去几年中提出了几个解决方案。例如,预处理方案是直接在接收信号上进行处理,这样可以得到干扰降低的IQ序列或者匹配的滤波输出。这些方法可以把干扰信号移动到对于后续的解调器的检波轴正交的方向上,或者通过匹配滤波器,在最后的解调之前,阻塞干扰信号。这类算法实际上是预处理器,可以插入到目前已经存在的接收机设计的前端,因此可以最大限度的重复使用目前的接收机。其他的需要从译码判决那里得到反馈,或者给后面的解调器提供信道估计。显然,这样的设计对于终端设计者来说很感兴趣,因为他们可以尽可能少的改变已经存在的成熟的GMSK接收机结构。

3GPP的有关SAIC的可行性研究始于2002年11月。对于在实际GSM网络中遇到的各种干扰类型进行了复杂而细致的分析,并且评估了使用SAIC算法后的影响。这些研究主要是关注GSM语音服务,但是也提供了对于GPRS数据服务的影响结果。它定义了不同的典型网络配置,通过在链路级的模拟和系统级的模拟结果来看,SAIC在这些配置场景中提供了很好的性能增益。这些增益不仅表现在语音质量（或者数据流量）的提高上,而且还表现在网络容量的提高上。3GPP的可行性研究结果主要如下：

* SAIC增加了干扰受限的终端的性能,在满足一定的链路性能的前提下,载波干扰比值提高了几dB。这个性能增益受到不同的网络配置参数的影响,例如网络操作模式（同步或者异步）复用类型和频率负载。
* DARP兼容的终端增加的性能主要表现在网络的容量上,但是因为性能的增加并不是和SAIC的穿透率成线性关系。需要使用高于70%～80％的SAIC穿透率才能增加网络的容量。由Cingular进行的现场测试表明：当SAIC穿透率达到100％时,网络容量增加了60%～100％。

* 即使非DARP的终端在具有DARP穿透率的网络中使用,也可以增加语音质量（数据流量）,这是因为DARP兼容的终端使用了一定的功率控制机制,从而可以减少发射功率,降低对其他用户的干扰水平,最终增加了网络链路级的性能。

* 当遇到8PSK调制的干扰时,测试的SAIC算法的性能并不会降低,尽管它的性能要低于GMSK调制干扰造成的性能。尽管对于8PSK用户调制并没有什么解决方案,但是最好还是提供一种联合解调技术。

3GPP规范的状态和测试策略

3GPP可行性研究在2004年中期完成,并且得出了对SAIC正面的结果。这成为把DARP集成到现在的GSM网络进行标准化工作的基础。标准的DARP功能在先前已经定义的GSM标准(R99、Rel-4和 Rel-5)中作为一个与版本无关的特性而存在,而在Rel6和后续标准中,会作为其一个完整的组成部分。从3GPP可行性研究中可以得出几个和传统终端的性能有关的结论：

* 在DTS1和DTS4单个干扰场景的情况下,可以得到很高的增益,这意味着用低复杂性的“盲”检测方法可以得到较好的结果。

* 最坏的测试用例是DTS3,这个测试用例里的干扰信号有一个训练序列和突发结构,但是在DARP接收机里并不知道有关干扰信号的TSC和相对定时的先验知识。

* 和声明的结果相比,得到的增益还比较小,而不能使终端厂商选择更加复杂的、性能好的算法。这样的结果也表明优先选择软件的方案,而不是硬件实现,至少到可以得到更多的从实际的研发得到的结果表明可以选择硬件实现。

即使标准化的工作集中在GMSK的用户和干扰信号,但是GERAN作为3G的无线接入网的意图越来越表明在DARP标准中会包含8PSK的调制。除了要提供更好的8PSK的性能以外,也需要保证持续的GMSK的高性能,这是因为8PSK的干扰是随着EDGE的推广成比例的增加的。DARP的规范计划很快就可以完成,只要从大规模的部署中可以得到可靠的数据,那么就可以发布相应的规范。

在2005年的早期,3GPP TS 45.005（无线传输和接收）和3GPP TS51.010（MS一致性测试规范）两个标准扩展到兼容DARP特点的终端。3GPP标准定义了在同步和异步网络中的五种DARP的标准测试场景（DTS）,而且规定了在每种情况下需要的性能值。

表1显示了DTS5这个测试场景的例子,它具有四个干扰源,它们配置了不同的电平,延迟和训练序列码。同时在所有的干扰源和载波信号上也叠加一个统一的衰落模型（TU50）。

在DARP标准场景的基础之上,创建了16个新的测试用例。通过使用这些测试用例,兼容DARP的终端可以在表2中列出的要求下来做一致性测试。

R&S的DARP测试解决方案

R&S公司的TS8950,TS8952和TS8955射频测试系统支持目前可用的所有DARP测试用例,目前的测试系统可通过升级来提供这些测试功能,它们可以覆盖这些测试用例中需要的额外的干扰信号。TS8950是完全符合GCF要求的全认证系统,可以对终端的发射机和接收机的射频和性能指标进行最后的入网认证测试;TS8952也是完全符合GCF要求的认证系统,它只是对终端接收机的射频和性能指标进行最后的入网认证测试;TS8955是预认证测试系统,它可以在终端的研发阶段对终端的射频和性能指标进行验证和测试。这些系统可以灵活配置为支持GSM、GPRS或者WCDMA、HSDPA的系统,而且它们之间也可以自由升级转换。这些特点都方便了不同用户的不同测试方面的需求和使用。

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