一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法

1.一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法，其特征包括如下步骤：
步骤(1).采用随机函数生成两个1×64的二进制矩阵来分别表示用户1和用户2的原始信号，且两个用户的原始信号后续处理是独立的；
步骤(2).根据CDMA2000系统中QPSK复扩频原理，采用不同的walsh码和PN码分别对用户1和用户2信号进行扩频，并分别记为walsh1、PNI1、PNQ1和walsh2、PNI2、PNQ2，扩频后，两个用户信号分别变成两个1×4096的矩阵信号；
步骤(3).将扩频后的两个矩阵信号进行随机延时，模拟现实中用户信号传输时延的不定性，其中，不同用户的延时大小是不相关的；
步骤(4).将延时后的两个矩阵信号分别通过两个相同的成形滤波器进行波束成形，获得两个模拟信号，用于模拟现实中直放站下变频之后的信号；
步骤(5).将波束成形后得到的两个模拟信号输入两个相同的模数转换器(AD)进行模数转换，即将波束成形后的模拟信号采样量化成数字信号，假设采样时钟频率是模拟信号速率的10倍，则采样后会得到两个1×40960矩阵信号；
步骤(6).将步骤(5)中得到的两个1×40960的矩阵信号按位对齐后相加，得到一个新的1×40960矩阵信号，该新的矩阵信号为用户1和用户2合路后的信号；
步骤(7).对步骤(6)所得的合路信号进行QPSK解复扩频处理，在解复扩频过程中，利用walsh1、PNI1、PNQ1进行解扩可得用户1的有用信号，使用walsh2、PNI2、PNQ2进行解扩可得用户2的有用信号；
步骤(8).将步骤(7)中得到的两个用户信号与原始信号作对比，其平均误码率为
0.01。

一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于数字直放站技术领域，设计并验证了一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法。\n背景技术\n[0002] 随着移动通信技术的不断创新和发展，越来越多的移动通信产品进入到人们的生活中，这些产品正深刻地影响着人们的生活。同时，随着社会经济的飞速发展，地铁、大型地下室、商业中心、高楼和酒店等大量涌现，使得移动通信设备在室内的使用密度和频率迅速增加，而先前的移动通信网络在室内的信号覆盖较差，已无法满足用户的需求。虽然通过增加基站数量或加大基站输出功率可改善此现象，但对于蜂窝网系统而言，这意味着需要改变原小区的形状、频率复用方法，这套方法设备非常昂贵，且会带来诸如申请中继线以及频率等方面的问题。直放站具有低功耗、低成本、高性能等优点，是解决上述室内覆盖问题的十分简便易行的方式之一。\n[0003] 电信重组以后，中国电信主要负责CDMA2000网络，并开始对CDMA2000网络进行进一步的组网和优化。在网络优化过程中，直放站被用来实现特定区域的信号覆盖，其效果好，成本低且简单易行。然而目前国内市场上使用的直放站基本上都是模拟直放站，其实现过程未经过数字化处理，模拟直放站的引入会增加基站的底噪，对原有网络造成一定的不利影响。由于模拟直放站存在着种种缺陷，数字直放站应运而生，并得到广泛地研究。数字直放站具有低功耗、低噪声、高性能的优点，但是由于数字直放站处理过程非常复杂，系统也非常庞大，且在上行链路上存在同步和合路等技术问题，因此数字直放站的发展受到一定程度的限制。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法，该方法主要用于分布式CDMA2000数字直放站系统。\n[0005] 分布式数字直放站系统包括一个近端单元、一个中继单元和多个远端单元，各单元之间采用光纤或五类线传输数据。\n[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方法包括如下步骤：\n[0007] 步骤(1).采用随机函数生成两个1×64的二进制矩阵来分别表示用户1和用户\n2的原始信号，且两个用户的原始信号后续处理是独立的；\n[0008] 步骤(2).根据CDMA2000系统中QPSK复扩频原理，采用不同的walsh码和PN码分别对用户1和用户2信号进行扩频，并分别记为walsh1、 、 和walsh2、 、，扩频后，两个用户信号分别变成两个1×4096的矩阵信号；\n[0009] 步骤(3).将扩频后的两个矩阵信号进行随机延时，模拟现实中用户信号传输时延的不定性，其中，不同用户的延时大小是不相关的；\n[0010] 步骤(4).将延时后的两个矩阵信号分别通过两个相同的成形滤波器进行波束成形，获得两个模拟信号，用于模拟现实中直放站下变频之后的信号；\n[0011] 步骤(5).将波束成形后得到的两个模拟信号输入两个相同的模数转换器（AD）进行模数转换，既将波束成形后的模拟信号采样量化成数字信号，假设采样时钟频率是模拟信号速率的10倍，则采样后会得到两个1×40960矩阵信号；\n[0012] 步骤(6).将步骤（5）中得到的两个1×40960的矩阵信号按位对齐后相加，得到一个新的1×40960矩阵信号，该新的矩阵信号为用户1和用户2合路后的信号；此处的按位对齐相加书本发明的核心思想；\n[0013] 步骤(7).对步骤（6）所得的合路信号进行QPSK解复扩频处理，在解复扩频过程中，利用walsh1、 、 进行解扩可得用户1的有用信号，使用walsh2、 、进行解扩可得用户2的有用信号；\n[0014] 步骤(8).将步骤（7）中得到的两个用户信号与原始信号作对比，其平均误码率约为0.01，证明了方法的可行性；\n[0015] 本发明有益效果如下：\n[0016] 本发明提出一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法。利用本发明可以便捷地实现CDMA2000数字直放站的上行数字信号的同步和合路，其性能稳定，复杂度低，具有较好的应用价值。\n附图说明\n[0017] 图1是本发明中分布式数字直放站系统框图；\n[0018] 图2是本发明中合路方法验证流程图；\n[0019] 图3是本发明中QPSK复扩频原理图；\n[0020] 图4是本发明中QPSK解复扩频原理图；\n[0021] 图5是本发明中误码率分析结果图。\n具体实施方式\n[0022] 为了使本发明的技术方法更加清晰明了，下面结合附图对本发明作进一步说明。\n以下具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0023] 本发明提出了一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法，该方法主要应用于分布式CDMA2000数字直放站系统。如图1所示，分布式CDMA2000数字直放站系统主要包括一个近端单元、一个中继单元和多个远端单元，各单元之间采用光纤或五类线传输数据。\n[0024] 在上行链路上，由于多个远端单元的系统时钟是不同步的，因此中继单元接收到的多路远端数据也是不同步的，在中继单元中需要实现多路远端数据的同步和合路。本发明本发明通过matlab设计验证了一种CDMA2000数字直放站的上行链路合路方法。该方法主要用于解决分布式CDMA2000数字直放站系统中上行链路的数字信号合路问题。\n[0025] 本发明中仿真过程假设有两个用户，分别为用户1和用户2，这两个用户的信号分别被同一直放站系统中的两个远端单元接收，因此在合路之前，用户1和用户2信号是相互独立的。\n[0026] 本发明方法具体流程图如图2所示：\n[0027] 此方法应用于分布式CDMA2000数字直放站系统，因此在matlab仿真时需要生成两个CDMA2000基带信号。首先，用随机函数生成两个1×64的二进制矩阵，分别代表用户\n1和用户2的原始信号，然后分别对这两个用户信号进行QPSK复扩频处理。QPSK复扩频过程如图3所示，首先将串行用户数据 按奇偶顺序拆分成两路并行信号 和 ；然后使用长度为64的walsh码对信号 和 进行调制，不同用户使用不同的walsh码（假设用户1使用的walsh码为walsh1，用户2使用的walsh码为walsh2），walsh码的互相关特性好，不同walsh之间是正交的，调制后输出信号为 和 ；再然后使用两个长度相同（均为）但生成多项式不同的m序列 和 对 和 再进行调制（假设用户1使用的\nPN码为 和 ，用户2使用的PN码为 和 ），m序列具有较好的自相关性；\n最后通过求和运算可以得到两个1×4096的矩阵信号 和 。\n[0028] 将矩阵信号 和 进行随机延时。由于现实中不同用户距离直放站的距离是不同的，因此用户信号到达直放站的延时也是不同的，随机延时可以模拟中用户信号传输时延的不定性，其中不同用户的延时大小是不相关的。在真实的CDMA2000系统中，基带信号发射出去之前要进行上变频处理，直放站接收信号时要进行下变频处理，在仿真过程中，省略了上变频和下变频过程，但对不影响整个功能仿真。\n[0029] 将延时后得到的矩阵信号通过一个成型滤波器进行波束成形，此操作将矩阵信号模拟化，生成一个模拟信号，使得仿真更接近与实际情况。波束成形后的模拟信号用于模拟现实中直放站下变频后的信号。\n[0030] 将波束成形后的模拟信号输入模数转换器（AD）进行采样和量化。根据奈奎斯特定理，采样时钟频率至少是数据速率的2倍，此处假设采样时钟频率是模拟信号速率的10倍，因此采样后得到的信号为一个1×40960的矩阵信号。\n[0031] 用户1和用户2的信号经过AD采样后得到两个1×40960矩阵信号，将这两个矩阵信号按位对齐后相加得到一个新的1×40960矩阵信号，该新的矩阵信号就是用户1和用户2合路后的信号。此处是本方法的核心，在实际直放站中，由于多个远端单元的系统时钟是不同步的，因此中继单元接收到的多路远端数据也是不同步的，在中继单元中使用本发明的思想可以实现多路远端数据的同步和合路，即首先实现多路远端数据的同步，再实现多路远端数据对齐相加。此处的对齐相加是指：假如两路模拟信号采样后得到的数字信号分别为A和B，且A、B均为12bit的并行数据流，做相加处理时必须保证A、B两路12bit数字流信号从高位到低位都对齐（否则会导致错位），然后才能相加。但是在实际传输中数字信号是以串行方式传输的，在中继单元端接收时，两路信号是不同步的，因此对齐相加的前提是数据已经同步，同步处理一般可使用缓存机制来完成，在此不作详细介绍。此处通过matlab仿真来验证合路方法的可行性，由于matlab中数据本身就是同步的，因此可以省略同步过程。\n[0032] 对合路信号进行QPSK解复扩频处理，其过程如图4所示。使用与调制端一致的PN码和walsh码进行解调，使用walsh1、 、 进行相乘和积分后得到 和 ，和 经过并串转换后就可以恢复出发送端用户1的有用信号。同理，使用walsh2、 、可以恢复出发送端用户2的有用信号。将解调得到的用户1和用户2的有用信号与原始信号作比较，计算其误码率，得到的误码率结果如图5所示，在图5中横坐标代表不同级别的延时，值越大，代表延时越大；纵坐标代表平均误码率，其中每一个测试点都是1000次测试结果的平均误码率。通过仿真结果可以看出，在没有任何纠错检错编码的情况下，平均误码率只有0.01左右，证明本发明的合路方法是可行的。