DARP:一種增加網(wǎng)絡(luò)容量的接收機(jī)新技術(shù)

隨著移動(dòng)通信中小區(qū)用戶的增加，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載逐漸加重，而且必須進(jìn)行各方面的測(cè)量來(lái)防止網(wǎng)絡(luò)的擁塞。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的沉重的負(fù)載來(lái)自其他用戶的干擾，如；共信道干擾、鄰信道干擾。目前已經(jīng)出現(xiàn)了幾種不同的技術(shù)來(lái)增加GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的容量。其中一些和網(wǎng)絡(luò)配置有關(guān)，例如頻率規(guī)劃、QoS、功率控制方案等。其他的和終端的性能有關(guān)。對(duì)于通過(guò)提高終端性能來(lái)增加系統(tǒng)的容量更加受到歡迎和推動(dòng)，因?yàn)閷?duì)于網(wǎng)絡(luò)提供者，不需要或者花費(fèi)很少就可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上增加其性能。

增加網(wǎng)絡(luò)容量的解決方案：DARP

現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新的終端接收機(jī)技術(shù)，可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的容量。這種技術(shù)引起了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和終端制造商的興趣。最初解決的辦法是通過(guò)在終端使用附加的天線（例如天線分集），通過(guò)這樣的技術(shù)方法來(lái)處理鄰小區(qū)的干擾。但是這種方法在終端中會(huì)引起系統(tǒng)在硬件和軟件方面的不小改變。于是人們提出了DARP（Downlink Advanced Receiver Performance）這種解決方案，它一方面通過(guò)使用較低的復(fù)用因子，另外一方面使用抑制鄰小區(qū)的干擾的方法，從而可以有效的提高網(wǎng)絡(luò)的容量。這種新的技術(shù)不需要增加多個(gè)天線，而是在基帶方面引入了新的技術(shù)，例如使用新的終端信號(hào)處理方法。它可以在增加網(wǎng)絡(luò)容量的同時(shí)，降低基站的發(fā)射功率。DARP也叫做單天線干擾抵消SAIC(Single antenna interference cancellation)。

DARP技術(shù)是和集成到終端內(nèi)的天線一起工作的，它基于GSM調(diào)制原理，可以盡可能的抑制從不同干擾源過(guò)來(lái)的鄰信道干擾，而且在實(shí)驗(yàn)室仿真和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中都表明：在一個(gè)同步的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，這種方法可以得到最優(yōu)化的干擾抑制，從而最大限度的增加系統(tǒng)性能。

在過(guò)去幾年中提出了幾個(gè)解決方案。例如，預(yù)處理方案是直接在接收信號(hào)上進(jìn)行處理，這樣可以得到干擾降低的IQ序列或者匹配的濾波輸出。這些方法可以把干擾信號(hào)移動(dòng)到對(duì)于后續(xù)的解調(diào)器的檢波軸正交的方向上，或者通過(guò)匹配濾波器，在最后的解調(diào)之前，阻塞干擾信號(hào)。這類算法實(shí)際上是預(yù)處理器，可以插入到目前已經(jīng)存在的接收機(jī)設(shè)計(jì)的前端，因此可以最大限度的重復(fù)使用目前的接收機(jī)。其他的需要從譯碼判決那里得到反饋，或者給后面的解調(diào)器提供信道估計(jì)。顯然，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)于終端設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)很感興趣，因?yàn)樗麄兛梢员M可能少的改變已經(jīng)存在的成熟的GMSK接收機(jī)結(jié)構(gòu)。

3GPP的有關(guān)SAIC的可行性研究始于2002年11月。對(duì)于在實(shí)際GSM網(wǎng)絡(luò)中遇到的各種干擾類型進(jìn)行了復(fù)雜而細(xì)致的分析，并且評(píng)估了使用SAIC算法后的影響。這些研究主要是關(guān)注GSM語(yǔ)音服務(wù)，但是也提供了對(duì)于GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)的影響結(jié)果。它定義了不同的典型網(wǎng)絡(luò)配置，通過(guò)在鏈路級(jí)的模擬和系統(tǒng)級(jí)的模擬結(jié)果來(lái)看，SAIC在這些配置場(chǎng)景中提供了很好的性能增益。這些增益不僅表現(xiàn)在語(yǔ)音質(zhì)量（或者數(shù)據(jù)流量）的提高上，而且還表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)容量的提高上。3GPP的可行性研究結(jié)果主要如下：

* SAIC增加了干擾受限的終端的性能，在滿足一定的鏈路性能的前提下，載波干擾比值提高了幾dB。這個(gè)性能增益受到不同的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的影響，例如網(wǎng)絡(luò)操作模式（同步或者異步）復(fù)用類型和頻率負(fù)載。
* DARP兼容的終端增加的性能主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的容量上，但是因?yàn)樾阅艿脑黾硬⒉皇呛蚐AIC的穿透率成線性關(guān)系。需要使用高于70%～80％的SAIC穿透率才能增加網(wǎng)絡(luò)的容量。由Cingular進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明：當(dāng)SAIC穿透率達(dá)到100％時(shí)，網(wǎng)絡(luò)容量增加了60%～100％。

* 即使非DARP的終端在具有DARP穿透率的網(wǎng)絡(luò)中使用，也可以增加語(yǔ)音質(zhì)量（數(shù)據(jù)流量），這是因?yàn)镈ARP兼容的終端使用了一定的功率控制機(jī)制，從而可以減少發(fā)射功率，降低對(duì)其他用戶的干擾水平，最終增加了網(wǎng)絡(luò)鏈路級(jí)的性能。

* 當(dāng)遇到8PSK調(diào)制的干擾時(shí)，測(cè)試的SAIC算法的性能并不會(huì)降低，盡管它的性能要低于GMSK調(diào)制干擾造成的性能。盡管對(duì)于8PSK用戶調(diào)制并沒(méi)有什么解決方案，但是最好還是提供一種聯(lián)合解調(diào)技術(shù)。

3GPP規(guī)范的狀態(tài)和測(cè)試策略

3GPP可行性研究在2004年中期完成，并且得出了對(duì)SAIC正面的結(jié)果。這成為把DARP集成到現(xiàn)在的GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)的DARP功能在先前已經(jīng)定義的GSM標(biāo)準(zhǔn)(R99、Rel-4和 Rel-5)中作為一個(gè)與版本無(wú)關(guān)的特性而存在，而在Rel6和后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中，會(huì)作為其一個(gè)完整的組成部分。從3GPP可行性研究中可以得出幾個(gè)和傳統(tǒng)終端的性能有關(guān)的結(jié)論：

* 在DTS1和DTS4單個(gè)干擾場(chǎng)景的情況下，可以得到很高的增益，這意味著用低復(fù)雜性的“盲”檢測(cè)方法可以得到較好的結(jié)果。

* 最壞的測(cè)試用例是DTS3，這個(gè)測(cè)試用例里的干擾信號(hào)有一個(gè)訓(xùn)練序列和突發(fā)結(jié)構(gòu)，但是在DARP接收機(jī)里并不知道有關(guān)干擾信號(hào)的TSC和相對(duì)定時(shí)的先驗(yàn)知識(shí)。

* 和聲明的結(jié)果相比，得到的增益還比較小，而不能使終端廠商選擇更加復(fù)雜的、性能好的算法。這樣的結(jié)果也表明優(yōu)先選擇軟件的方案，而不是硬件實(shí)現(xiàn)，至少到可以得到更多的從實(shí)際的研發(fā)得到的結(jié)果表明可以選擇硬件實(shí)現(xiàn)。

即使標(biāo)準(zhǔn)化的工作集中在GMSK的用戶和干擾信號(hào)，但是GERAN作為3G的無(wú)線接入網(wǎng)的意圖越來(lái)越表明在DARP標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)包含8PSK的調(diào)制。除了要提供更好的8PSK的性能以外，也需要保證持續(xù)的GMSK的高性能，這是因?yàn)?PSK的干擾是隨著EDGE的推廣成比例的增加的。DARP的規(guī)范計(jì)劃很快就可以完成，只要從大規(guī)模的部署中可以得到可靠的數(shù)據(jù)，那么就可以發(fā)布相應(yīng)的規(guī)范。

在2005年的早期，3GPP TS 45.005（無(wú)線傳輸和接收）和3GPP TS51.010（MS一致性測(cè)試規(guī)范）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到兼容DARP特點(diǎn)的終端。3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了在同步和異步網(wǎng)絡(luò)中的五種DARP的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試場(chǎng)景（DTS），而且規(guī)定了在每種情況下需要的性能值。

表1顯示了DTS5這個(gè)測(cè)試場(chǎng)景的例子，它具有四個(gè)干擾源，它們配置了不同的電平，延遲和訓(xùn)練序列碼。同時(shí)在所有的干擾源和載波信號(hào)上也疊加一個(gè)統(tǒng)一的衰落模型（TU50）。

在DARP標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)建了16個(gè)新的測(cè)試用例。通過(guò)使用這些測(cè)試用例，兼容DARP的終端可以在表2中列出的要求下來(lái)做一致性測(cè)試。

R&S的DARP測(cè)試解決方案

R&S公司的TS8950，TS8952和TS8955射頻測(cè)試系統(tǒng)支持目前可用的所有DARP測(cè)試用例，目前的測(cè)試系統(tǒng)可通過(guò)升級(jí)來(lái)提供這些測(cè)試功能，它們可以覆蓋這些測(cè)試用例中需要的額外的干擾信號(hào)。TS8950是完全符合GCF要求的全認(rèn)證系統(tǒng)，可以對(duì)終端的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的射頻和性能指標(biāo)進(jìn)行最后的入網(wǎng)認(rèn)證測(cè)試；TS8952也是完全符合GCF要求的認(rèn)證系統(tǒng)，它只是對(duì)終端接收機(jī)的射頻和性能指標(biāo)進(jìn)行最后的入網(wǎng)認(rèn)證測(cè)試；TS8955是預(yù)認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)，它可以在終端的研發(fā)階段對(duì)終端的射頻和性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。這些系統(tǒng)可以靈活配置為支持GSM、GPRS或者WCDMA、HSDPA的系統(tǒng)，而且它們之間也可以自由升級(jí)轉(zhuǎn)換。這些特點(diǎn)都方便了不同用戶的不同測(cè)試方面的需求和使用。