3G DS-CDMA無線通信系統中的跨層設計

王寧瑀

【摘要】 本文討論了一種3G DS-CDMA無線通信系統中的跨層設計方案。這種設計方案結合了物理層自適應傳輸技術和MAC層的HARQ技術，以達到增強平均頻譜效率的目的。MATLAB仿真結果證明，在系統中應用此設計方案，平均頻譜效率實現了可觀的增長。因為MAC層的HARQ協議可以支持物理層實現高速可靠的數據傳輸[1]，仿真結果亦顯示出采用此方案，對于物理層的差錯控制要求可以變得更寬松。因此，在3G無線通信系統中應用本文提出的跨層設計方案，比單純的只考慮物理層自適應傳輸機制，更能取得巨大的平均頻譜效率增益。

【關鍵詞】 跨層設計 3G DS-CDMA HARQ

引言

DS-CDMA與其他多路訪問技術相比，具有很多特殊的優勢，例如高抗干擾性、直接訪問模式、寬松的多徑傳輸等。因此，它成為了3G蜂窩無線通信系統中不可或缺的一種訪問技術。然而，當一個蜂窩小區內同時有多個手機使用者時，DS-CDMA系統的表現會嚴重地受到多路訪問干擾（MAI）的不良影響。為了減輕MAI帶來的影響，提高平均頻譜效率，在物理層應用自適應傳輸技術是一種不錯的方法[2]。但在系統中單純地應用此技術，則會導致對差錯率的要求愈加嚴苛。為最大限度地發揮物理層自適應傳輸技術的作用，將MAC層的HARQ技術與之一起使用，不失為一種更好的系統優化方案。

HARQ由前向差錯控制（FEC）與ARQ組成，可以實現高可靠的數據傳輸[1]。因此，這種跨層設計方案，比單純的只考慮物理層自適應傳輸機制，更能取得巨大的平均頻譜效率增益。

一、3G DS-CDMA無線通信系統中的跨層設計

本文討論的是單蜂窩多用戶DS-CDMA上行無線通信系統，采用BPSK調制方式。數據傳輸過程中，加載在調制信號上的高斯白噪聲（AGWN）的雙邊頻譜密度為N0 /2。頻道是時變的，增益設為g（t）。系統模型見圖1。

參 考 文 獻

[1] S. Lin and D. J. Costello Jr. ， Error Control Coding： Fundamentals and Applications. Englewood Cliffs， NJ： Prentice-Hall， 1983.

[2] Andrea Goldsmith， Wireless Communications， Cambridge University Press， 2005.

[3] A. Goldsmith and P. P. Varaiya， “Capacity of fading channels with channel side information”， IEEE Transactions Information Theory， vol. 43， no. 6， pp. 1986-1992， Nov. 1997.