3G DS-CDMA无线通信系统中的跨层设计

王宁瑀

【摘要】 本文讨论了一种3G DS-CDMA无线通信系统中的跨层设计方案。这种设计方案结合了物理层自适应传输技术和MAC层的HARQ技术，以达到增强平均频谱效率的目的。MATLAB仿真结果证明，在系统中应用此设计方案，平均频谱效率实现了可观的增长。因为MAC层的HARQ协议可以支持物理层实现高速可靠的数据传输[1]，仿真结果亦显示出采用此方案，对于物理层的差错控制要求可以变得更宽松。因此，在3G无线通信系统中应用本文提出的跨层设计方案，比单纯的只考虑物理层自适应传输机制，更能取得巨大的平均频谱效率增益。

【关键词】 跨层设计 3G DS-CDMA HARQ

引言

DS-CDMA与其他多路访问技术相比，具有很多特殊的优势，例如高抗干扰性、直接访问模式、宽松的多径传输等。因此，它成为了3G蜂窝无线通信系统中不可或缺的一种访问技术。然而，当一个蜂窝小区内同时有多个手机使用者时，DS-CDMA系统的表现会严重地受到多路访问干扰（MAI）的不良影响。为了减轻MAI带来的影响，提高平均频谱效率，在物理层应用自适应传输技术是一种不错的方法[2]。但在系统中单纯地应用此技术，则会导致对差错率的要求愈加严苛。为最大限度地发挥物理层自适应传输技术的作用，将MAC层的HARQ技术与之一起使用，不失为一种更好的系统优化方案。

HARQ由前向差错控制（FEC）与ARQ组成，可以实现高可靠的数据传输[1]。因此，这种跨层设计方案，比单纯的只考虑物理层自适应传输机制，更能取得巨大的平均频谱效率增益。

一、3G DS-CDMA无线通信系统中的跨层设计

本文讨论的是单蜂窝多用户DS-CDMA上行无线通信系统，采用BPSK调制方式。数据传输过程中，加载在调制信号上的高斯白噪声（AGWN）的双边频谱密度为N0 /2。频道是时变的，增益设为g（t）。系统模型见图1。

参 考 文 献

[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.