SDMA的性能及特点

SDMA的性能及特点

　通过前面的分析，说明SDMA系统具有很好的抗窄带噪声性能，同时还可以通过选择合适的基小波w使得发送信号类似于背景噪声的频谱特性，使之具有很强的保密性［2］.与CDMA相似，只有知道w的接收者才能获得信息，而其他人很难窃取；并且还可以让发送者按某一规律用不同小波发送信息(称之为wavelet hopping spread spectrum)，以增强系统安全性，这与跳频扩频(FH/SS)较为类似.SDMA系统是将信号能量分配到不同的频率子带上进行传输，也使得系统具有很强的抗窄带噪声性能.在图1和图2中，传输函数p(n)、q(n)以及p(-n)、q(-n)即为实现这种分配及其逆过程.这些传输函数可以用正交镜像滤波器(PR-QMF)组实现.
　　另一方面，也可以用SDMA的综合/分析滤波器组代替传统CDMA系统中的Gold序列M序列对信息进行扩频［3，4］，这样就可以将同一用户的信处分配到不同子带上传输.图3给出了这种扩频系统结构.其中的综合滤波器组与分析滤波器组用PR-QMF实现，子带选择/提取可以用来控制信息比特在不同子带上传输.图4和图5分别给出了在AWGN信道下这一系统的单用户和两用户性能的计算机仿真结果.

图3　SDMA扩频系统模型

图4　AWGN信道下SDMA系统单用户性能

图5　AWGN信道下基于不同扩频码的两用户异步CDMA系统性能(PR-QMF的扩频系数为32，Gold序列和M序列的长度为31) 　　在前面的分析中曾提到SDMA系统的各个信道有不同误码率和传输速率.对于前者，可以通过功率控制使各信道的误码率接近；而对于后者，这种信道的不公平性却正是SDMA系统所固有的.对于同种业务的用户，让他们分时地使用同一信道，以缩小各用户平均传输速率的差距.例如，在奇数时隙，用户A使用子信道C1，用户B使用子信道C2；而偶数时隙，用户A使用C2，用户B使用C1.对于不同业务的用户，这种不公平性也许却是SDMA系统的优点之一：用高速率信道传输宽带业务(如图像)，用低速率信道传输窄带业务(如话音)，并且系统很自然地将这些业务结合在一起，因此这将适于传输多媒体信号. 　　事实上，接近于正交(或准正交)的扩频序列族中的序列个数比较少，所以当信道容量一定时，采用这种扩频序列的CDMA系统的容量也就相应较小［9］.在实际CDMA系统中，为了增加系统容量，通常采用数目较多的非正交扩频序列，但这样会直接导致远近效应(near-far problem)的存在，严重影响系统性能.而在SDMA系统中，当确定了基小波w后，由它所构成的小波函数族从理论上讲是正交的，并且可用的扩频函数也较多(因为它能从频域或时域上保证其正交性)，因此可以较好地抑制远近效应，从而降低接收机的复杂性. 　　SDMA扩频系统的性能与所选的基小波w有密切关系，可以用分析滤波器组的编码增益Gs来衡量.这里 　(14) 式中σ2i是第i个分析滤波器输出的方差，K是小波分解的层数.在综合/分析滤波器长度为L(即正交小波的支撑长度，且为偶数)和给定信号谱密度P(ω)的情况下，保证系统性能最佳的最优小波的选择，就归结为在维空间的闭集中，寻找使Gs达到极大值的最优点.图6(a)、(b)分别给出了信号谱密度为均匀分布和截断Laplace分布的部分数值计算结果.

(a)均匀分布， (b)截断Laplace分布，p(ω)=e-c|ω|cos(ω/2) 图6　Gs在不同信息谱密度下的局部最优结果(L=6) 　　在图6的数值分析中，采用局部最优搜索结果近似代替全局最优值，因为目前尚没有一种完善的求解全局最优结果的算法.另外，当信号的谱密度比较复杂时，搜索最优结果的复杂度也相应增加.