DARP:一種增加網絡容量的接收機新技術

隨著移動通信中小區用戶的增加，無線網絡的負載逐漸加重，而且必須進行各方面的測量來防止網絡的擁塞。無線網絡的沉重的負載來自其他用戶的干擾，如；共信道干擾、鄰信道干擾。目前已經出現了幾種不同的技術來增加GSM/GPRS網絡的容量。其中一些和網絡配置有關，例如頻率規劃、QoS、功率控制方案等。其他的和終端的性能有關。對于通過提高終端性能來增加系統的容量更加受到歡迎和推動，因為對于網絡提供者，不需要或者花費很少就可以在現有的網絡結構上增加其性能。

增加網絡容量的解決方案：DARP

現在出現了一種新的終端接收機技術，可以擴展網絡的容量。這種技術引起了網絡運營商和終端制造商的興趣。最初解決的辦法是通過在終端使用附加的天線（例如天線分集），通過這樣的技術方法來處理鄰小區的干擾。但是這種方法在終端中會引起系統在硬件和軟件方面的不小改變。于是人們提出了DARP（Downlink Advanced Receiver Performance）這種解決方案，它一方面通過使用較低的復用因子，另外一方面使用抑制鄰小區的干擾的方法，從而可以有效的提高網絡的容量。這種新的技術不需要增加多個天線，而是在基帶方面引入了新的技術，例如使用新的終端信號處理方法。它可以在增加網絡容量的同時，降低基站的發射功率。DARP也叫做單天線干擾抵消SAIC(Single antenna interference cancellation)。

DARP技術是和集成到終端內的天線一起工作的，它基于GSM調制原理，可以盡可能的抑制從不同干擾源過來的鄰信道干擾，而且在實驗室仿真和現場測試中都表明：在一個同步的網絡結構中，這種方法可以得到最優化的干擾抑制，從而最大限度的增加系統性能。

在過去幾年中提出了幾個解決方案。例如，預處理方案是直接在接收信號上進行處理，這樣可以得到干擾降低的IQ序列或者匹配的濾波輸出。這些方法可以把干擾信號移動到對于后續的解調器的檢波軸正交的方向上，或者通過匹配濾波器，在最后的解調之前，阻塞干擾信號。這類算法實際上是預處理器，可以插入到目前已經存在的接收機設計的前端，因此可以最大限度的重復使用目前的接收機。其他的需要從譯碼判決那里得到反饋，或者給后面的解調器提供信道估計。顯然，這樣的設計對于終端設計者來說很感興趣，因為他們可以盡可能少的改變已經存在的成熟的GMSK接收機結構。

3GPP的有關SAIC的可行性研究始于2002年11月。對于在實際GSM網絡中遇到的各種干擾類型進行了復雜而細致的分析，并且評估了使用SAIC算法后的影響。這些研究主要是關注GSM語音服務，但是也提供了對于GPRS數據服務的影響結果。它定義了不同的典型網絡配置，通過在鏈路級的模擬和系統級的模擬結果來看，SAIC在這些配置場景中提供了很好的性能增益。這些增益不僅表現在語音質量（或者數據流量）的提高上，而且還表現在網絡容量的提高上。3GPP的可行性研究結果主要如下：

* SAIC增加了干擾受限的終端的性能，在滿足一定的鏈路性能的前提下，載波干擾比值提高了幾dB。這個性能增益受到不同的網絡配置參數的影響，例如網絡操作模式（同步或者異步）復用類型和頻率負載。
* DARP兼容的終端增加的性能主要表現在網絡的容量上，但是因為性能的增加并不是和SAIC的穿透率成線性關系。需要使用高于70%～80％的SAIC穿透率才能增加網絡的容量。由Cingular進行的現場測試表明：當SAIC穿透率達到100％時，網絡容量增加了60%～100％。

* 即使非DARP的終端在具有DARP穿透率的網絡中使用，也可以增加語音質量（數據流量），這是因為DARP兼容的終端使用了一定的功率控制機制，從而可以減少發射功率，降低對其他用戶的干擾水平，最終增加了網絡鏈路級的性能。

* 當遇到8PSK調制的干擾時，測試的SAIC算法的性能并不會降低，盡管它的性能要低于GMSK調制干擾造成的性能。盡管對于8PSK用戶調制并沒有什么解決方案，但是最好還是提供一種聯合解調技術。

3GPP規范的狀態和測試策略

3GPP可行性研究在2004年中期完成，并且得出了對SAIC正面的結果。這成為把DARP集成到現在的GSM網絡進行標準化工作的基礎。標準的DARP功能在先前已經定義的GSM標準(R99、Rel-4和 Rel-5)中作為一個與版本無關的特性而存在，而在Rel6和后續標準中，會作為其一個完整的組成部分。從3GPP可行性研究中可以得出幾個和傳統終端的性能有關的結論：

* 在DTS1和DTS4單個干擾場景的情況下，可以得到很高的增益，這意味著用低復雜性的“盲”檢測方法可以得到較好的結果。

* 最壞的測試用例是DTS3，這個測試用例里的干擾信號有一個訓練序列和突發結構，但是在DARP接收機里并不知道有關干擾信號的TSC和相對定時的先驗知識。

* 和聲明的結果相比，得到的增益還比較小，而不能使終端廠商選擇更加復雜的、性能好的算法。這樣的結果也表明優先選擇軟件的方案，而不是硬件實現，至少到可以得到更多的從實際的研發得到的結果表明可以選擇硬件實現。

即使標準化的工作集中在GMSK的用戶和干擾信號，但是GERAN作為3G的無線接入網的意圖越來越表明在DARP標準中會包含8PSK的調制。除了要提供更好的8PSK的性能以外，也需要保證持續的GMSK的高性能，這是因為8PSK的干擾是隨著EDGE的推廣成比例的增加的。DARP的規范計劃很快就可以完成，只要從大規模的部署中可以得到可靠的數據，那么就可以發布相應的規范。

在2005年的早期，3GPP TS 45.005（無線傳輸和接收）和3GPP TS51.010（MS一致性測試規范）兩個標準擴展到兼容DARP特點的終端。3GPP標準定義了在同步和異步網絡中的五種DARP的標準測試場景（DTS），而且規定了在每種情況下需要的性能值。

表1顯示了DTS5這個測試場景的例子，它具有四個干擾源，它們配置了不同的電平，延遲和訓練序列碼。同時在所有的干擾源和載波信號上也疊加一個統一的衰落模型（TU50）。

在DARP標準場景的基礎之上，創建了16個新的測試用例。通過使用這些測試用例，兼容DARP的終端可以在表2中列出的要求下來做一致性測試。

R&S的DARP測試解決方案

R&S公司的TS8950，TS8952和TS8955射頻測試系統支持目前可用的所有DARP測試用例，目前的測試系統可通過升級來提供這些測試功能，它們可以覆蓋這些測試用例中需要的額外的干擾信號。TS8950是完全符合GCF要求的全認證系統，可以對終端的發射機和接收機的射頻和性能指標進行最后的入網認證測試；TS8952也是完全符合GCF要求的認證系統，它只是對終端接收機的射頻和性能指標進行最后的入網認證測試；TS8955是預認證測試系統，它可以在終端的研發階段對終端的射頻和性能指標進行驗證和測試。這些系統可以靈活配置為支持GSM、GPRS或者WCDMA、HSDPA的系統，而且它們之間也可以自由升級轉換。這些特點都方便了不同用戶的不同測試方面的需求和使用。