基于LTE的单载波频分多址调制技术研究

针对移动通信中,对于手持终端能耗的要求较高的特点,单载波频分多址作为一种单载波调制方式,以其与生俱来的优点,被3GPP LTE标准采用为上行调制方式。该文对单载波频分多址进行了简要的介绍,对3GPP相关标准进行解析,简要说明了在LTE上行信道中的编码调制方式和帧结构,并结合标准进行仿真,给出仿真信号频谱,在峰均比性能上与OFDM进行了对比,说明了单载波频分多址在峰均比方面与OFDM比较,可以将峰均比提高2个单位以上,满足移动通信中低功率的要求。

多输入多输出单载波频分多址系统的鲁棒波束赋形算法

针对多输入多输出(MIMO)单载波频分多址(SC-FDMA)系统中现有波束赋形算法在非理想信道状态信息下性能下降以及对信道信息误差敏感的问题,提出了一种鲁棒波束赋形算法。该算法利用谱范数对信道状态信息误差进行建模,并基于均方误差和准则将波束赋形优化问题建模为一个极小极大化问题,然后利用优超理论以及奇异值不等式理论证明该优化问题的鞍点特性并得出最优的波束赋形结构,最后利用凸优化得到最优的功率分配算法。仿真结果表明:与非鲁棒波束赋形和等功率分配算法相比,该鲁棒波束赋形算法在误码率以及频谱效率方面都能获得更好的性能,信道状态信息误差增大时,该鲁棒波束赋形算法与非鲁棒波束赋形算法相比在高信噪比时误码率性能约有1dB增益,频谱效率约提升6%。

基于离散正弦变换的单载波频分多址系统及其性能分析

为分析离散傅里叶变换(DFT)与离散正弦变换(DST)对单载波频分多址(SC-FDMA)系统某些性能的影响,提出了一种基于离散正弦变换的单载波频分多址系统。给出了基于DST的SC-FD-MA系统的结构框图,接着重点推导和分析了DST IFDMA和DSTLFDMA信号的时域表达式,最后讨论了系统的峰值平均功率比(PAPR)和不同脉冲成形滤波器的冲激响应。仿真结果表明,基于DST的SC-FDMA系统比传统的基于DFT的SC-FDMA系统和正交频分多址接入(OFDMA)系统有更好的比特误码率。此外,DST SC-FDMA信号的PAPR性能接近于DFT SC-FDMA且优于OFDMA。

单载波二维码分与频分多址系统及其性能分析

提出一种单载波二维码分与频分多址(single carrier two dimensional code and frequency division multiple access,SC-2DCFDMA)系统,借助时频二维扩频矩阵解决普通单载波码分与频分多址(single carrier code and frequency division multiple access,SC-CFDMA)系统中扩频因子与子带宽度之间的矛盾;构建了SC-2DCFDMA系统发送端与接收端的数学模型;分析了其在加性高斯白噪声信道和频率选择性信道下的理论误码率。仿真结果表明,理论与仿真误码率曲线吻合;在相同的扩频因子条件下,SC-2DCFDMA系统具有比SC-CFDMA系统更窄的用户子带宽度和更优的误码率性能;在多用户场景下,虽然信道的频率选择性会造成频域扩频码的正交性损失,但这种损失可由时域扩频码的正交性来弥补,从而使得SC-2DCFDMA系统的多用户性能优于SC-CFDMA系统。

SC-FDMA系统的MMSE-FSE算法分析

单载波频分多址(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)系统均衡器的输入信号通常是按符号间隔进行采样的,其对抽样时间十分敏感。在短波波段,由于多径反射显著,当多径延时接近符号周期长度时,对抽样时间敏感的缺点会被放大。针对短波信道的特征,研究了SC-FDMA系统的分数间隔均衡器(Fractional Spaced Equalizer,FSE)模型,通过与符号间隔均衡器对比发现,虽然符号间隔均衡器可以补偿接收信号的频率响应,但其对短时延衰落信道的补偿效果较差;FSE对于抽样时间的选择不敏感,在多径信道下能够获得更好的性能。链路仿真结果表明,在短时衰落信道环境下,FSE的译码性能比符号间隔均衡器有最大1.5 dB的增益。

一种四天线MIMO-SC-FDMA高精度信道估计方案

针对高速移动环境下频率色散现象以及信道容量低和系统可靠性差的问题,提出采用多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术与单载波频分多址(Single Carrier Frequency Division Multiple Acess, SC-FDMA)技术相结合的方法,设计了一种适用于四天线MIMO-SC-FDMA通信系统的高精度信道估计算法。该算法采用空时编码(Spatial Time Block Code, STBC)与时间切换传输分集(Time Switched Transimit Diversity, TSTD)结合的STBC-TSTD分集编码技术,选择自然插值方案,在离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)信道估计方法的基础上设计了一种利用频域加权来提高信道估计精度的高精度信道估计算法,减小了频率色散现象影响,提升了信道容量和系统可靠性,通过仿真分析验证了所提算法的有效性。

LTE-A上行链路中单用户MIMO的球形译码算法性能分析

多输入多输出(MIMO)系统的接收端需要有效的检测算法以处理衰落和空间复用干扰等削弱效应,而算法的性能和复杂度等特性会随不同的应用场景有所变化,因而从这些角度评估和比较不同算法对于MIMO系统的实现具有重要意义。针对LTE-A上行链路中单用户MIMO的应用场景,通过分析现有文献中的球形译码(SD)算法及相关方法,以及对工程可实现性的考量,引入了一种将基于单树搜索的SD与迭代干扰消除结合运用的实现方案,并在遵循3GPP标准的上行仿真平台中对其进行了性能评估,观察了SD相对于MMSE的性能增益及相关趋势,进而为SD算法的工程实现提供参考依据。

SC-FDMA可见光通信中子载波映射方式的研究

为了解决现有OFDMA可见光通信系统中高PAPR的缺陷,将SC-FDMA技术应用于可见光通信。与OFDMA系统相比,SC-FDMA可见光通信系统存在低PAPR的优势,同时具备OFDMA系统的优点。在设计过程中,针对现有的可见光通信子载波映射频率利用率低的问题,本文提出了新的子载波映射方案,在保障可见光通信的同时提高了频谱利用率。

LTE系统上行保证服务质量的分组调度算法

为提高资源分配过程中不同速率需求的用户间公平性,结合正比公平算法,提出一种应用于第三代合作伙伴计划长期演进系统上行链路的分组调度算法。算法按照不同用户的速率需求分配资源,并在每次调度过程中使用动态变化的权重因子,避免出现速率需求高但瞬时信道状况差的用户分配过多的资源。仿真结果表明,该算法相对于正比公平算法更好地解决了不同用户间的公平性。

面向LTE-V2X系统的双迭代信号检测算法

针对传统信号检测算法无法有效应对子载波间干扰问题,提出了一种基于高斯赛德尔算法改进的迭代并行干扰消除信号检测算法。该算法首先利用自适应迭代的高斯塞德尔算法获取待检测信号的粗略估计;然后利用迭代并行干扰消除算法对初始解进行迭代优化,并在迭代过程中引入提前更新机制。仿真结果表明,在长期演进—车联万物通信系统中,该算法的检测性能超过了传统初始解的迭代并行干扰消除算法,逼近最优初始解算法性能。这种算法以较低的计算复杂度达到了较好的检测性能,为长期演进—车联万物系统信号检测算法的设计提供新思路。

基于离散余弦变换的SC-FDMA系统

在单载波频分多址接入(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统中提出用Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型4种不同类型离散余弦变换代替离散傅里叶变换。基于不同变换,分别推导上行链路传输信号时域表达式,并对推导式展开分析,比较基于不同类型离散余弦变换的SC-FDMA系统信号的特性及PAPR(peak to av-erage power ratio)性能。仿真结果表明基于DCT-Ⅱ的SC-FDMA系统与基于DFT(discrete Fourier transform)的系统一致,具有更好的PAPR特性。

减小SC-FDMA与OFDMA系统PAPR的方法分析

为了有效减小SC-FDMA系统的高峰值平均功率比(PAPR),采用DFT扩频技术对单载波频分多址(SC-FDMA)和正交频分多址(OFDMA)上行系统的PAPR性能进行比较与仿真分析。结果表明,这里采用DFT扩频方法能有效减小SCFDMA系统PAPR,且明显优于OFDMA系统。

LTE-Advanced上行SC-FDMA MIMO系统的信干噪比性能分析

LTE上行系统中,使用单载波频分多址技术(SC-FDMA),并采用离散傅里叶变换扩频的正交频分复用多址(DFT-S-OFDMA)技术作为SC-FDMA的实现方案.在LTE-Advanced标准化过程中,考虑采用DFT-S-OFDMA技术作为上行多址方案,同时,为了获得更高的峰值速率和系统性能,决定采用单用户多输入多输出(SU-MIMO)及预编码技术.针对LTE-Advanced系统上行DFT-S-OFDMA方案在MIMO系统中的应用,提出一种信干噪比(SINR)的性能分析方法.该方法基于DFT-S-OFDMA收发机实现结构,利用信道频域响应和噪声方差,接收端采用最小均方误差(MMSE)均衡,分析得到SINR的闭合表达式,获得的SINR能很好地应用于自适应调制编码(AMC)方式的选择.仿真结果表明,多径信道下基于该等效SINR的误块率(BLER)性能曲线能很好地匹配系统在高斯白噪声信道下的性能曲线.

SC-FDMA上行系统中一种频域迭代块DFE均衡方法

针对多径衰落信道条件下多用户单载波频分多址(SC-FDMA)上行系统中的符号间干扰和多用户间干扰问题,结合分集合并,设计了一种新的多用户SC-FDMA接收结构,并在此基础上提出了一种频域迭代块判决反馈均衡方法.该方法利用输入-判决符号相关系数,优化前馈滤波器和反馈滤波器的抽头系数,使得每次迭代过程中信号的信干噪比最大,逐步消除干扰,提高了数据检测的可靠性.仿真结果表明,该均衡方法有较好的误比特率性能.

一种适用于MU-MIMO SC-FDMA系统的块级空时分组码

该文提出一种适用于MU-MIMO单载波频分多址接入系统的块级空时分组码。利用这种码的代数性质和一个特殊置换矩阵,在线性最小均方误差准则下,导出了低复杂度多用户检测算法。通过仿真,给出了平均比特差错概率性能。与空频分组码相比,当SC-FDMA系统采用分布式子载波映射,块级空时分组码的性能具有优势,并且两者的计算复杂度相当。

SC-FDMA中继系统中最大化容量的资源分配

针对单载波频分多址(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统的子信道相邻限制,研究了适用于SC-FDMA中继系统中最大化容量的资源分配算法,提出将该资源分配问题重构为一个集合划分问题,并借助运筹学中的相关算法求出最优解.为降低最优资源分配算法的计算复杂度,还提出了一种采用贪婪试探法的次优算法.仿真结果表明,在放大转发和解码转发中继协助的SC-FDMA系统中,最优算法的频谱利用率显著高于随机算法,而贪婪次优算法能达到接近最优算法的性能,并且具有较低的计算复杂度.

LTE无线频谱研究

LTE下行链路多址方案采用了正交频分复用多址(OFDMA)技术,上行链路多址方案采用了单载波频分多址(SC-FDMA)技术。这些多址方案能够确保用户之间的正交性,降低干扰,提高网络容量。分组调度中的频率范围是LTE高容量的一个影响因素。本文描述了LTE网络体系结构,分析了LTE成对频段与不成对频段,并介绍了WRC-07会议规定的新频谱。

非理想信道状态信息下自适应SC-FDMA上行链路有效吞吐量分析

为有效利用非理想信道状态信息(imperfect channel state information,ICSI)进行自适应资源调度以提高链路平均有效吞吐量,给出了采用M-QAM调制方式时ICSI下用户平均成功传输速率公式,通过仿真验证了其正确性,并据该公式提出一种基于ICSI的自适应调制方案。通过分别研究ICSI对自适应子载波分配和自适应调制的影响,分析ICSI可靠度对链路平均有效吞吐量的影响。仿真结果表明,基于ICSI的自适应调制方案可有效对抗ICSI可靠度下降对平均有效吞吐量的影响;相比之下,采用自适应子载波分配算法时,ICSI可靠度的下降对链路平均有效吞吐量的影响较大。

SC-FDMA系统中基于统计压扩的峰均功率比减小方法

为了减小单载波频分多址接入系统(SC-FDMA)的峰均功率比(PAPR),提出了基于统计压扩的新方法.该方法的原理是将SC-FDMA系统发射信号的统计特性和压扩技术结合起来.研究结果表明:新方法不但能将SC-FDMA系统的PAPR减小到2 dB左右,而且可以将系统的误码率降至原来的1/4,从而更好地满足LTE标准化的需求.

OFDMA与SC-FDMA峰均比对比研究

长期演进系统的下行链路采用正交频分多址接入技术,可以达到最高的频谱效率,而上行链路则采用具有较低峰均比的单载波频分多址接入技术。在对比2种不同接入技术基本模型的基础上,重点对单载波频分多址接入技术中的交织式、集中式和分布式的时域信号进行分析,同时对三者的不同峰均比分布进行仿真验证。仿真结果表明,交织式的峰均比是三者中最低的,在一般情况下,集中式比分布式具有更低的峰均比。