胥兵

【摘 要】无线通信的发展使协作通信技术受到人们的普遍关注，并对提高通信的效果和扩大覆盖范围起到了积极的促进作用。本文笔者就协作通信对增强TD—SCDMA系统覆盖进行了研究，目的是为解决拓展蜂窝系统的覆盖问题提供指导和借鉴，进而提高系统的实用性和覆盖拓展能力。

【关键词】协作通信；TD—SCDMA系统；覆盖；应用设计；拓展

在当前无线技术的推动下，协作通信和蜂窝系统实现了有效的结合，在抗阴影衰落和拓展覆盖方面得到了广泛的应用，并发挥了重要的作用。为了充分的发挥其优越性和实用性，需要进行相应的模拟仿真实验，进行相应的系统设计。通过研究发现，借助TD—SCDMA系统进行链路，并借助联合发送预处理算法，对增进协作通信在更蜂窝系统中的覆盖起到了积极的促进作用，有效的提高了覆盖拓展能力，充分说明协作通信对增强TD-SCDMA系统覆盖的优越性和良好的应用前景。

一、TD—SCDMA下行链路协作通信的应用设计

为了研究协作通信对TD-SCDMA系统覆盖的影响，需要进行TD—SCDMA下行链路协作通信的相应设计，一般需要从以下几个方面着手，为应用设计的完成做好充足的准备。

（一）协作通信系统的模型

为了对系统进行研究，需要建立协作通信的模型，一般而言，其中典型的模型是一基站两用户的模型，并包含服务区通信、R端处理以及协作组间的通信三个部分。在服务区通信阶段，接收信号以后，进行多址信号的发送，；在R端处理阶段，需要对信号进行处理并且按照一定的功率发送；最后达到协作组间的通信阶段，对接收的信号进行检测。可见，在对TD—SCDMA系统参数以及协作通信的结构分析基础上，得出基站和终端之间的运行是同步的，同时两个信道是相互独立的，都是采用频率选择性信道，对于信道的状态信息，模型可以根据系统的具体情况进行自动获取。

在系统的模型中，根据信号处理和转发方式的不同，将R端的处理分为非再生转发和再生转发。非再生转发是指对接收到的多址信号进行放大处理，然后再进行重发，再生转发是指对信号进行解码、编码然后进行发送，与之对应的系统分别为非再生系统和再生系统。为了提高系统的性能，需要采用结构简单的系统，进而不增加目的终端的复杂性，提高通信的质量和效果，扩大覆盖范围，为用户提供更加优质的服务。

（二）协作终端信号转发设计

下图为再生系统的结构图，可见，实现了将单用户和多用户的框架图进行有效地结合。这时M。解码是试图从接收到的中得到d。，重构是为将信息可靠发往M。，重构可选择再编码发送，也可以利用M。的扩频码组对其进行扩频重构为单址信号进行发送，一般在系统中采用的是扩频重构的方式。

就多址信号的解码而言，利用传统的D-SCDMA系统下行链路进行数据的检测，会加大终端运算的复杂程度，进而影响了对数据检测的准确性和GSI获取的精确度。这就需要加强IT技术对TDD模式互惠性的利用，并在上行信道上进行估计，进而基站借助相应的计算得出处理阵距并对发送的信号进行预处理，这样就可以将复杂性高的数据检测从终端转移到了基站，不仅降低了移动终端的复杂性，同时也大大的提高了系统的性能。可见，利用IT技术在再生系统中对信号进行重构是系统性能提高的有效途径和方法。

（三）目的终端的信号接收设计

下图是同基站服务区多协作组干扰示意图，当目的终端M。位于B。覆盖范围之外，导致M。与B。无法直接通信时，M。发起协作，在伙伴M。协作下完成通信。由于转发功率及信号衰落影响每组协作通信都有一定的覆盖半径，可以看到如果在基站服务区仅有一组或数组协作存在但较稀疏的情况下.小区内其它用户通信并不会对协作组目的终端的信号检测造成干扰。那么，我们就可以在M。至M，即协作组间通信阶段选择线性检测技术对数据进行检测。如RAKE、迫零线性块均衡等。

可见，在协作通信在系统的应用中，对其覆盖范围的扩展起到了积极的促进作用，在理想状态下，对提高系统覆盖的拓展的影响是明显的。从上图可以看出，假设基站最大覆盖半径为R，M。以一定功率向M。转发信息，最大覆盖半径为r。当协作终端位于服务区边缘可获得最大覆盖半径R+r.r即通过该协作系统获得的最大覆盖扩展距离。

二、对数值的仿真分析

为了提高协作通信技术对TD-SCDMA系统覆盖的拓展作用，需要对系统进行仿真，并对数值进行分析和处理。因此需要以3GPP协议为指导，借助MATLAB仿真对系统的运行环境和数据生成方式进行仿真。

在仿真场景的布置中国，将基站同一时隙的服务用户的数量进行定义，一般设定为K，并将基站以及各个用户的天线设置为单天线，同时保证一组协作通信发生。在利用信道模型进行分析时，需要借助3GPP中TD—SCDMA的多径衰落信道case3的参数。

在对数值进行分析时，发现在条件相同的情况下，对于服务器的同一时隙的单用户和四个用户的数据分析，并对各个检测手段系统的应用性能进行了比较。发现，在协作系统中，由于在服务区的通信阶段，会受到多址干扰的影响，因此检测的性能会受到较大的影响，因此除了MRC—RAKE，另外检测器的性能接近。在协作组间通信阶段，其数据的信号都是单址的，这样就不会受到多址信号的影响，。同时，在服务区的用户为多用户时，协作系统和非协作系统的性能差异不大，同时结果与非协作系统的性能接近，这就充分说明了利用协作通信技术进行的系统设计具有很大的实用性和可行性。

此外，还需要对协作系统的覆盖性能进行仿真分析，通过对链路预算表的分析得出，协作系统的服务区覆盖部分我们以TD—SCDMA上行链路覆盖计算为准，协作组间通信覆盖部分按下行链路计算。通过对R和r的测算，可得到新系统覆盖半径R+r。这样，通过假定最大容许链路损耗是处于[100dB，133.1dB]区间的可变值，即可直观对比不同容许链路损耗下协作系统和非协作系统问的覆盖半

径差异。可见，在协作通信技术引入到系统的应用中之后，极大的提高了系统的覆盖半径，并且最大容许链路损耗为133.1dB时，其最大覆盖半径比非协作系统增大约500米。

结束语：

无线通信技术的发展和进步，极大的推动了协作通信技术在TD-SCDMA系统中的应用，对提高系统的覆盖拓展能力起到了积极的促进作用。本文笔者在前人的理论基础上，进行了更深一层的研究，通过结合TD—SCDMA系统下行链路首次对协作通信技术在蜂窝系统的应用做出尝试并设计出实用化方案。同时应用联合传输，r算法优化了信道估计、信号检测等问题，在建立模型的基础上研究了协作通信技术对系统的影响，并对相应的数据进行仿真分析。通过仿真表明，协作通信对增进TD—SCDMA系统覆盖具有极大的应用价值。

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