FDD-CDMA的下行链路的波束形成

图2　蜂窝仿真模型(1)上行链路干扰模型.扇区基站1a受小区5和6中用户的干扰；(2)下行链路干扰模型.扇区1a中的用户受扇区基站2a,3a,4b,5b,6c,7c的干扰.

(1)在扇区内按面积均匀分布随机产生一移动台的位置(r,θ)，计算该移动台与干扰扇区基站的距离和入射方向.随机产生阴影衰落，计算路径增益β.一般来说，移动台产生是否合理与基站的切换方式下，上述在扇区内产生的位置是合理的.但在后一种切换的方式下，还应考虑阴影衰落的效果，即当移动台到所属基站比到任一干扰基站的路径增益要小时，重新启动步骤(1).本文考虑到CDMA系统中用户较多，减少仿真计算量，故仅考虑了基于几何切换的情况.在对于给定的角度扩散，按式(1)随机地产生矢量信道.对于来自邻小区的干扰用户或基站，其信号的入射角近似为零.
　　(2)利用上行信道的数据，为六干扰扇区(2a,3a,4b,5b,6c,7c)的每一用户计算阵列相关矩阵和相对干扰总量.进一步利用式(16)计算发送加权系数.
　　(3)计算扇区1a中一个用户接收到的信号功率和干扰总和.图3给出了当用户数N=20时，角度扩散Δ=5和Δ=20时的信噪比的累积分布函数.本文中的数据是重复上述仿真三步骤2000次得到的.其它仿真参数：fd=50Hz，处理增益G=128，符号周期Ts=0.0001，相关矩阵是用50个符号平均而得，所需η=7dB.从图中可以看出，最小相对干扰法的性能要比最大阵列增益法(同单小区的波束形成)的性能好得多.当角度扩大时，两种方法的性能都有相当大的提高.这有以下几个原因：1)由于下行链路是同步发送的，同小区同频干扰被忽略.2)邻小区来的干扰信号的角度扩散几乎为零.因此，随着邻小区用户的角度扩散的增大，用户受其它六个基站的干扰越小.图4给出了角度扩散Δ=10度，系统在不同用户数时的中断率曲线.显然，随着用户数的增加，性能变差.同时，两种方法的性能接近.这是因为用户数的增加，干扰的总效果等同于白高斯噪声，由这两种方法确定的加权系数相近.

图3　输出信噪干扰比的累积概率分布函数(a)角度扩散Δ=5度(b)角度扩散Δ=20度

图4　下行链路的中断率随用户数的变化曲线

七、结　　论
　　在频分双工的CDMA系统中，下行链路的波束形成技术是智能天线应用于基站的一个难点.下行链路的加权系数与下行信道的相关矩阵相关，而不是瞬时阵列响应矢量，而前者可由上行信道的相关矩阵直接或变换得到.加权系数的最终确定与采用的准则有关.最小相对干扰方法由于考虑了邻小区的干扰，获得了比最大阵列增益方法好得多的性能.当然，当用户数较多时，两者性能接近，而前者的计算量要大得多.值得指出的是当总的干扰等效于白高斯噪声时，发送天线阵列的主要任务是如何在频率非选择性信道下，提供分集效果.