CDMA2000 1x EV-DO前向链路均衡器的仿真和测试

裘再奇

[摘要]为了提高前向链路接收机的载波干扰比并因此自适应地获得更高的平均服务数据率，1x EV-DO Rev.A版本采用均衡技术消除符号间干扰和其他信道损伤。文章通过网络级仿真、实验室和现场测试给出不同信道条件下均衡器相比于Rake接收机的扇区吞吐量的增益。

[关键词]1x EV-DO均衡器Rake接收机C/I吞吐量

1引言

CDMA2000 1x EV-DO扇区覆盖的中心至中间位置，可达到的载波干扰比(以下称C/I)受限于白干扰、多径衰落信道产生的符号间干扰(以下称ISI)、基站和移动台的失真等。即使在没有多径干扰而只有AWGN噪声的情况下，由于来自脉冲成形滤波器的符号间干扰，C/I值最高只能达到16.4dB。因此消除符号间干扰是实现前向链路高数据率的重要条件。以多径时间色散信道为例，信号结构中噪声强时，复杂度低的Rake接收机也能输出满意的信噪比，但噪声弱而ISI较强时，就要用均衡器抑制符号间干扰而最大化C/I了。更进一步，均衡器还能降低对移动台非理想特性(I/Q分量不平衡、滤波器失真等)的敏感度。相关链路级仿真的结果显示调制符号信噪比达到10dB时，Rake接收机的误码率达到5％，MMSE算法均衡器的误码率则是0.1％。

2网络级仿真

2.1仿真模型

(1)网络级仿真基于CR1002-A version0.1评估框架中的有关章节。

(2)仿真采用商用芯片的均衡器算法，也就是LMS算法的自适应线性均衡器。信道符号、衰落、线性横向滤波器都用复数。

(3)考虑了某些非理想因素，如基带脉冲成形滤波器的指标、热噪声计算加上接收机噪声系数、常见的器件波形失真。

(4)动态仿真反向链路开销信道性能。

(5)网络级仿真模型框图见图1：

2.2信道参数

信道模型和多径模型规定了路径数、路径时延、功率、多普勒频移、衰落类型等参数。

用于评估的信道模型ISI不是很强，衰落持续时间也较短。

2.3仿真结果

(1)每扇区16个用户，使用FTP业务数据流，不同信道条件下的吞吐量见表2：

(2)结合链路级仿真的结果，可以明确ISI不是很强时，线性均衡器抑制干扰的性能很好，带来较大增益。

(3)有衰落时。线性均衡器对性能的提高有局限性，需要用Turbo编码和交织器等技术。

3实验室测试

3 1测试场景

在美国Spirent公司开发的APEX Data吞吐量测试系统上采集数据，系统架构如图2。终端选用支持均衡技术的高通工程样机FFA6800和只有Rake接收机的QTP5500。SR3462 EV-DO模拟器集成了高通公司的1x EV-DO协议栈和通信芯片，Spirent公司则开发了测试软件TestDrive Ⅱ。整个平台构建了很好的系统级测试场景。

3.2测试结果

(1)没ISI干扰时，Rake接收机和均衡器性能很接近。

(2)Ped-B信道时，增益最大。

(3)单径、Rician衰落时，线性均衡器有不错的15.4％增益。

(4)双天线时的绝对吞吐量比单天线高30％以上，说明多天线的线性均衡器有较大的增益。

(5)双天线、单用户时两种接收机的吞吐量比较见表3。信道简称跟参数的对应关系见表1和2。

4现场测试

影响均衡器性能的首要因素是信道条件，但实际移动无线信道是未知的，需要做信道估计，所以现场测试环节对性能评估必不可少。我们选取了8个测试点，测试天线安装在面包外，被测终端共用天线，静止状态下测试。

双天线、单用户，扇区物理层吞吐量现场测试结果见图3。Rake接收机平均吞吐量是1082.72kbps，均衡器平均吞吐量是1584.37kbps，增益达到46.3％。

5结论

(1)仿真和测试结果表明，在CDMA2000 1x EV-DO Rev.A的前向链路，均衡器贡献了10％～60％的吞吐量增益。

(2)均衡器适用于各种信道条件、移动速度和衰落类型。商用芯片在多普勒频移≤15Hz时，均衡器性能优于Rake接收机。

(3)高通的终端芯片组MSM6800和QSC6085已实现均衡算法。