12.2.4.2. Детектирование данных

UTRA TDD требует, чтобы одновременно используемые активные коды расширения спектра во временном слоте разделялись с помощью усовершенствованных способов обнаружения (приема) данных. Использование обычных детекторов, т. е. согласованных фильтров или приемников Rake в BS, требует жесткого управления мощностью в восходящем канале, которое трудно реализовать в системе TDD, потому что восходящий канал не всегда имеется. Таким образом, усовершенствованные способы выделения данных должны использоваться для подавления влияния различия мощностей между пользователями, т.е. влияния ближней-дальней зоны. И межсимвольная интерференция (ISI), обусловленная многолучевыми замираниями, и интерференция при множественном доступе (MAI) между информационными символами различных пользователей имеются также и в нисходящем канале. В нисходящем канале помехи внутри ячейки подавляются ортогональными кодами, и поэтому здесь потребность в усовершенствованных детекторах ниже, чем в восходящем канале. В UTRA TDD число одновременно действующих (активных) пользователей мало, и использование относительно коротких кодов скремблирования наряду с расширением спектра делает привлекательным использование усовершенствованных приемников.

Субоптимальные способы обнаружения данных можно разделить на однопользовательский и многопользовательский детекторы (смотрите раздел 11.5.2). Однопользовательские детекторы в UTRA TDD могут применяться тогда, когда все сигналы проходят через один и тот же канал распространения волн, т. е. они, в основном, применяются для нисходящего канала [8]. В других случаях используется многопользовательское или общее (совместное) детектирование [9,10].

Однопользовательские детекторы, прежде всего, выравнивают принятый пакет данных для устранения искажения, вызываемого каналом. В таком случае, когда предполагается идеальное выравнивание, ортогональность кодов после выравнивания восстанавливается. Полезный сигнал можно теперь выделить с помощью фильтрации, согласованной с кодом. Преимуществом использования однопользовательских детекторов является то, что никаких знаний о других активных кодах пользователя не требуется, и сложность вычислений не велика по сравнению с общим (совместным) детектированием [8].

Для борьбы и с MAI, и с ISI в UTRA TDD можно применять выравнивание, основанное, например, на нулевом принуждении (ZF) или на минимальной среднеквадратичной ошибке (MMSE). Оба способа выравнивания можно применять при или без решающей обратной связи (DF). Сложность вычислений алгоритмов, по существу, та же, но характеристика блоков коррекции MMSE лучше, чем у блоков коррекции ZF [10]. Выбор решающей обратной связи улучшает характеристику (на 3 дБ меньшеE_b/N₀при встречающихся на практике вероятностях появления ошибок по битам), и алгоритм MMSE обычно действует лучше (различие в требованиях кE_b/N₀менее чем на 1 дБ), чем алгоритм нулевого принуждения. Методы разнесения антенн можно применять при совместном приеме [11, 12] при дальнейшем улучшении характеристик.

Характеристики приемника Rake, блока коррекции ZF, блока коррекции MMSE и устройства параллельного подавления интерференционных помех с жестким решением (HD-PIC) [13] в выходящем канале UTRA TDD изучались с использованием моделирования на компьютере по методу Монте-Карло в восходящем канале UTRA TDD [14]. 8 пользователей с коэффициентом расширения спектра 16 занимают один временной слот во фрейме длиной 10 мс. Рассматривается канал с двумя лучами и с коэффициентами усиления на отводах, равными 0 дБ и 9,7 дБ и со скоростью MS, равной 3 км/ч. Оценка канала и управление мощностью предполагаются идеальными, а кодирование канала отсутствует. На рис. 12.9 показаны работа приемника Rake, ZF, MMSE и одно- и двухкаскадного HD-PIC. Результаты показывают, что усовершенствованные приемники BS дают явный выигрыш по сравнению с приемником Rake в UTRA TDD даже при идеальном управлении мощностью. По мере увеличения отношения сигнал/шум (SNR) действие ZF и MMSE улучшается по сравнению с действием HD-PIC. Кодирование канала, как правило, увеличивает различия между действием различных детекторов. Например, в рабочей области BER = 510 % коэффициент усиления от структур усовершенствованных приемников может составить до 2 дБ при идеальном управлении мощностью и даже больше при реальном управлении мощностью. Различие между представленными усовершенствованными детекторами в этой рабочей области не велико.

Канал в помещении, скорость 3 км/ч, идеальное управление мощностью 8 пользователей, коэффициент расширения спектра – 16

Рис. 12.9. Действие приемника Rake, блоков коррекции ZF и MMSE и одно-,

двухкаскадного HD-PIC в восходящем канале UTRA TDD.