HSUPA小区的性能分析与仿真

摘要

全球移动通信系统在经历了第一代模拟蜂窝系统、第二代基于TDMA和窄带CDMA的数字蜂窝系统，目前己经发展到第三代移动通信系统，WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是当前第三代移动通信系统的三大标准，而WCDMA是主流中的主流。在1999年12月，WCDMA有了第一个公认的比较稳定的版本Release-99。此后，WCDMA标准的演进升级经历了从稳定的Release-99(R99)到Release-4(R4)，Release-5(R5)，Release-6(R6)。这些版本的升级都是前向兼容的，在原来的基础上提出了新的技术，其中最值得我们关注的就是高速下行链路分组接入(HSDPA)和高速上行链路分组接入(HSUPA)。HSDPA是WCDMA的R5版本中的技术特征，该技术是WCDMA网络提高下行容量和数据业务速率的一项重要技术。本论文研究的HSUPA技术，即高速上行链路分组接入，是WCDMA系统R6版本的技术特征。为了提高WCDMA网络传统的上行专用传输信道(DCH)的性能，即提高覆盖、吞吐量和减少延时，3GPP决定开发HSUPA技术，提出了增强型的上行专用传输信道(E-DCH)，这是一条新增的上行专用传输信道，专用于HSUPA。 HSUPA通过采用NodeB控制的调度、结合软合并的混合自动重传请求(HARQ)、更短的传输时间间隔(TTI)等关键技术，使用户设备(UE)以有限的功率传输更多数据从而提供更大的上行吞吐量。HSUPA技术是满足上行链路应用的关键技术与重要补充，可以主要应用于包括无线游戏、交互类型业务，基于流媒体的视频业务，背景数据上载业务等。 HSUPA是WCDMA的演进技术，它具有与WCDMA系统相同的干扰机理。CDMA系统是一个干扰受限系统，它的容量和覆盖性能会受到来自多方面干扰的影响。本文根据CDMA系统的特点，推导出一种适合矩阵形式的运算，利用此算法实现了WCDMA系统中HSUPA链路的静态仿真器。运用此仿真器分析了HSUPA小区的容量和覆盖的性能，并与R99版的性能进行了比较。当R99与HSUPA混合组网时，由于共同分享同一个载频，高速HSUPA数据业务占用了很多无线资源，当用户数较多时，将引起小区负荷迅速上升，必然对R99版本小区和邻小区的话音业务和低速数据业务的容量和覆盖造成影响，这是本文研究重点。多用户检测是CDMA系统提高容量的有效技术，本文最后讨论了多用户检测技术对HSUPA容量带来的增益。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语表

声明

第一章绪论

1.1论文背景

1.2 WCDMA标准及其演进

1.2.1 WCMDA的特点

1.2.2 WCDMA的演进

1.3 HSUPA技术概述

1.4本文的研究内容和结构

1.5本文的主要贡献

第二章HSUPA技术概述

2.1 HSUPA协议结构

2.2 MAC结构和功能

2.2.1 MAC的一些基本原理

2.2.2 UE侧的MAC结构和功能

2.2.3 UTRAN侧的MAC结构和功能

2.3关键技术

2.3.1 Hybrid ARQ原理

2.3.2 Node B控制的调度

2.3.3短帧技术-2msTTI

2.4本章小结

第三章小区性能分析与仿真方法

3.1电波传播环境建模

3.1.1路径损耗传播模式

3.1.2 IMT2000模式

3.2链路预算

3.2.1上行链路预算中的系统参数

3.2.2上行链路预算中的移动台发射机参数

3.2.3上行链路预算中的基站接收机参数

3.2.4上行链路预算中的接收机灵敏度

3.2.5上行链路预算中的各种预留余量

3.3小区的性能分析方法

3.3.1上行链路容量分析

3.3.2上行链路覆盖分析

3.4小区性能的仿真分析

3.4.1链路级仿真与系统级仿真

3.4.2静态仿真方法

3.4.3系统初始化过程

3.4.4系统性能分析

3.4.5系统后期处理过程

3.5本章小结

第四章引入HSUPA后WCDMA小区容量和覆盖仿真分析

4.1引言

4.2小区仿真条件和参数

4.2.1小区的布局

4.2.2仿真参数

4.3 HSUPA小区的容量性能仿真分析与结果

4.3.1软容量

4.3.2小区负荷和噪声提升量

4.3.3 HSUPA小区与R99小区容量性能比较

4.3.4 HSUPA高速数据业务容量的性能分析

4.3.5 HSUPA高速数据业务对R99业务容量的影响分析

4.3.6高负荷HSUPA小区对邻小区容量的影响

4.3.7不同的TTI帧长对容量的影响

4.4 HSUPA小区的覆盖性能仿真分析与结果

4.4.1 HUSPA小区与R99小区覆盖的性能比较

4.4.2 HUSPA高速数据业务覆盖的性能分析

4.4.3 HUSPA高速数据业务对R99业务覆盖的影响分析

4.4.4不同TTI的小区覆盖性能

4.5本章小结

第五章多用户检测对HSUPA小区容量的影响

5.1 CDMA系统单用户检测的缺点

5.2多用户检测的基本概念

5.2.1多用户检测算法的分类

5.2.2干扰相消算法

5.3 MUD对HSUPA小区容量的影响

5.3.1系统模型

5.3.2容量仿真结果

5.3.3干扰相消容量增益

5.4本章小结

第六章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文