基于奇异值分解的TD-HSPA+系统赋形算法研究

3、8×1 MIMO天线仿真结果及分析

3.1、首传正确率

将SVD算法和EBB算法的TD-HSPA+ 8×1 MIMO系统进行系统级仿真并对比，在市区宏小区下，有64 QAM和无64 QAM时的首传正确率，如图1所示。

由图1可以看出，添加64 QAM的SVD算法和EBB算法的首传正确率要比无64 QAM时低。这是因为系统增加64 QAM高阶调制后，在信道估计计算SINR比较高时，用户会反馈高的调制方式。

但是当下一次该用户被调度时，有可能因为超过相关时间，信道发生了变化，导致高调制方式不再适合于该用户，从而使错误率增加，首传正确率降低。

另外，SVD算法的首传正确率要略低于对应配置下EBB算法的首传正确率。这可能是由于SVD算法需要考虑多径因素，其受信道相关性影响更大，当信道发生变化的时候，SVD算法分配的调制方式可能不再适合用户。

3.2、基站平均吞吐量

SVD算法与EBB算法的基站平均吞吐量对比如表4所示。由表4可以看出，SVD算法的基站平均吞吐量要远高于对应场景的EBB算法小区吞吐量，无论是在有64 QAM还是无64 QAM的场景这一结论都成立。其中市区宏小区场景的基站平均吞吐量增益最为明显，在引入64 QAM的情况下，这一性能增益达到28.2%。SVD算法在市区微小区下的基站平均吞吐量略低于市区宏小区场景下的基站平均吞吐量，这主要是因为宏小区散射体少，多径间相关性好。对于每一个径来说，做SVD分解出来的预矩阵差距很小，所以波束赋形效果更好。

表4

另外，64 QAM的引入能给SVD算法和EBB算法系统带来明显的吞吐量增益，结合3.1节中的结论，虽然引入64 QAM之后将会略微降低系统的首传正确率，但同时却会明显提高系统的平均吞吐量，从而有效地改善用户体验。

4、结束语

文章提出一种基于SVD的下行赋形算法，以解决对多径信道使用SVD存在困难的问题，并与传统的EBB算法进行分析对比，对TD-HSPA+下行系统性能进行仿真分析，重点研究了市区宏小区和市区微小区场景下SVD算法和EBB算法的性能差异以及64 QAM给系统带来的性能影响。

由仿真结论可以看出：SVD算法相比传统EBB算法能够有效提高基站的平均吞吐量，而64 QAM的引入能进一步提高基站平均吞吐量，带来更好用户的体验。

5、参考文献

[1] 彭木根，王文博.TD-SCDMA移动通信系统—增强和演进[M].北京：机械工业出版社，2008:1-20.
[2] 彭木根, 洪伟，王文博.TD-SCDMA的长期演进与HSPA+增强技术[M].电信科学，2007，23(6):45-52.
[3] 3GPP TR25.224 v9.1.0. Physical Layer Procedures (TDD) [S]. 2009.
[4] 3GPP TR25.308 v10.0.0. High Speed Downlink Packet Access (HSDPA); Overall Description; Stage 2[S]. 2009.
[5] 3GPP TR25.909 v9.0.0.Continuous Connectivity for Packet Data Users; 1.28Mcps TDD[S]. 2009.
[6] 3GPP TR25.824 v8.0.0. Scope of High Speed Packet Access (HSPA) Evolution for 1.28Mcps TDD [S]. 2008.
[7] GODARA L C. Application of Antenna Arrays to Mobile Communications, Part II:?Beam-Forming and Direction-of-Arrival Considerations [J]. Proceedings of the IEEE, 1997, 85(8):1195-1245.
[8] 3GPP TR25.996 v9.0.0. Spacial Channel Model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations[S]. 2009.
[9] 3GPP TR25.876 v7.0.0. Multiple Input Multiple Output (MIMO) in UTRA[S]. 2007.

作者：陈明佳，张翔，彭木根

陈明佳，北京邮电大学硕士研究生，研究方向为TD-HSPA/HSPA+系统的增强技术和性能仿真评估。

张翔，北京邮电大学博士研究生；主要从事TD-HSPA+和TD-LTE系统关键技术研究；现已在国际国内期刊和会议上发表论文20篇，申请专利9项。

彭木根，北京邮电大学副教授、博士生导师；多年来一直从事信号信息处理与无线通信系统关键理论及组网策略等方面的科研工作，目前研究重点为无线网络协同信息论、下一代无线宽带通信系统无线资源管理算法和协议设计、无线网络自组织(SON)和网络编码技术等；近期出版学术著作8本、译著2本，发表SCI国际期刊论文20余篇，授权技术发明专利20余项。