CDMA 容量计算.pdf

CDMA蜂窝系统的容量决定 CDMA 数字蜂窝系统容量的主要参数是：处理增益、Eb/N0、话音负载周期、频率再用效率、以及基站天线扇区数。若不考虑蜂窝系统的特点，只考虑一般扩频通信系统，接收信号的载干比可以写成：CRbEb Eb IN0WN0式中，EbWRbRb（）N0是信息的比特能量；是信息的比特速率；是干扰的功率谱密度；W是总频段宽度（即CDMA 信号所占的频谱宽度）；Eb/N0类似于通常所谓的归一化信噪比，其取值决定于系统对误比特率或话音质量的要求，并与系统的调制方式和编码方案有关；W/Rb是系统的处理增益。若 m 个用户共用一个无线频道，显然每一用户的信号都受到其他 m 1 个用户信号的干扰。假设到达一个接收机的信号强度和各干扰强度都相等，则载干比为：C1Im 1（）或Wm1 Rb即 EbN0（）EbN0信道/小区（）Wm 1Rb如果把背景热噪声考虑进去，则能够接入此系统的用户数可表示为：Wm 1Rb EbNC0信道/小区（）结果表明，在误比特率一定的条件下，降低热噪声功率，减小归一化信噪比，增大系统的处理增益都将有利于提高系统的容量。应该注意这里的假定条件，所谓到达接收机的信号强度和各个干扰强度都一样，对单一小区（没有临近小区的干扰）而言，在正向传输时，不加功率控制即可满足；但在反向传输时，各个移动台向基站发送的信号必须进行理想的功率控制才能满足。其次，应根据 CDMA 蜂窝通信系统的特点对这里得到的公式进行修正。采用话音激活技术提高系统容量在典型的全双工通话中，每次通话中话音存在时间小于 35%，亦即话音aCDMA 系统的容量公式被修正为 Wm 1Rb1Cd信道/小区（）当用户数目庞大并且系统是干扰受限而不是噪声受限时，用户数可表示为：EbN0 Wm 1Rb EbN01d信道/小区（）利用扇区划分提高系统容量CDMA 小区扇区化有很好的容量扩充作用。利用 120o扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成 3 个扇区时，处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一，相应的各用户之间的多址干扰分量也就减少为原来的三分之一，从而系统的容量将增加约 3 倍（实际上，由于相邻天线覆盖区之间有重叠，一般能提高到 G=倍左右）。为此 CDMA 系统的容量公式又被修正为 W Eb1m 1RNdGb0（信道/小区）（）其中，G 为扇区分区系数。频率再用在 CDMA 系统中，所有用户共享一个无线频率，即若干个小区内的基站和移动台都工作在相同的频率上。因此任一小区的移动台都会受到相邻小区基站的干扰，任一小区的基站也会受到相邻小区移动台的干扰。这些干扰的存在必然会影响系统的容量。其中任一小区的移动台对相邻小区基站（反向信道）的总干扰量和任一小区的基站对相邻小区移动台（正向信道）的总干扰量是不同的，对系统容量的影响也有多差别。对于反向信道，因为相邻小区基站中的移动台功率受控而不断调整，对被干扰小区基站的干扰不易计算，只能从概率上计算出平均值的下限。然而理论分析表明，假设各小区的用户数为 M，M 个用户同时发射信号，正向信道和反向信道的干扰总量对容量的影响大致相等。因而在考虑邻近蜂窝小区的干扰对系统容量影响时，一般按正向信道计算。对于正向信道，在一个蜂窝小区内，基站不断地向移动台发送信号，移动台在接收它自己所需的信号时，也接收到基站发给其他移动台的信号，而这些信号对它所需的信号将形成干扰。当系统采用正向功率控制技术时，由于路径传播损耗的原因，位于靠近基站的移动台，受到本小区基站发射的信号干扰比距离远的移动台要大，但受到相邻小区基站的干扰较小；位于小区边缘的移动台，受到本小区基站发射的信号干扰比距离近的移动台要小，但受到相邻小区基站的干扰较大。移动台最不利的位置是处于 3 个小区交界的地方，如图 511 中的 MS 所在点。图 511CDMA 系统移动台受干扰示意图假设各小区中同时通信的用户数是 M，即各小区的基站同时向 M 个用户发送信号，理论分析表明，在采用功率控制时，每小区同时通信的用户数将下降到原来的 60%，即信道复用效率 F=，也就是系统容量下降到没有考虑邻区干扰时的 60%。此时，CDMA 系统的容量公式再次被修正为 W Eb1m 1RNdGFb0（信道/小区）（）