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LTE/LTE-Advanced上行链路SC-FDMA技术研究

作　者: 裴圆丽
导　师: 杨龙祥
学　校: 南京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 长期演进单载波频分复用多址接入集中式频分复用多址接入交织频分复用多址接入峰均功率比
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

长期演进(Long Term Evolution)是3GPP组织为了在未来的十年提供高速率、低时延、高频谱效率而设立的项目。LTE-Advanced是LTE的平滑演进,是3GPP组织向国际电信联盟(International Telecommunication Union, ITU)正式提交的满足IMT-Advanced要求的一个候选标准。在上行链路中,LTE采用单载波频分复用多址接入(Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)的多址方式,LTE-Advanced采用增强型的SC-FDMA多址技术。SC-FDMA的子载波映射方式有集中式(Localized)子载波映射和分布式(Distributed)子载波映射两种方案。本文对SC-FDMA技术中采用集中式子载波映射的集中式频分复用多址接入LFDMA系统和采用分布式子载波映射的交织频分复用多址(Interleave Frequency Division Multiple Access, IFDMA)系统进行了研究分析和性能仿真。分析和仿真结果表明,IFDMA系统和LFDMA系统都具有相对于OFDMA系统较低的PAPR值,验证了SC-FDMA系统具有比OFDMA系统较好PAPR性能的结论。分析和仿真结果还表明,IFDMA相对于LFDMA具有较低的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR),脉冲成形滤波器的使用对IFDMA的PAPR的影响大于对LFDMA系统的影响。而且,使用均方根升余弦脉冲成形滤波器可以获得比传统的升余弦脉冲成形滤波器更小的PAPR值。从链路性能的角度来讲,LFDMA系统的链路性能更依赖于子带宽的位置,如果选择合适的子带宽位置,LFDMA可以获得比IFDMA更好的误比特率(Bit Error Rate, BER)性能。因此,LFDMA系统可以采用信道调度算法或跳频技术选择合适的子带宽位置来提高链路性能。由于LFDMA系统相对于IFDMA系统有较高的PAPR值,本文给出了一种新的适用于LFDMA系统的降低PAPR的限幅算法。该算法结合了限幅、时域星座点校正以及发送功率补偿的过程。仿真结果表明,本文给出的限幅算法牺牲了0.4dB的BER性能,降低了LFDMA系统1.5dB的PAPR值,需要在BER性能和PAPR性能之间进行权衡。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
缩略语对照表  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 研究现状  12-14
  1.4 本文主要研究内容以及结构  14-15
第二章 SC-FDMA 技术简介  15-26
  2.1 OFDM 技术和SC-FDE 技术  15-21
    2.1.1 OFDM 的基本原理  15-18
    2.1.2 SC-FDE 的基本原理  18-19
    2.1.3 OFDM 和SC-FDE 的优缺点  19-21
  2.2 SC-FDMA 多址接入技术  21-26
    2.2.1 SC-FDMA 的基本原理  21-22
    2.2.2 LTE 系统中子载波映射方式  22-24
    2.2.3 LTE 上行链路中SC-FDMA 的实现  24-25
    2.2.4 LTE-Advanced 中增强的SC-FDMA 多址接入技术  25-26
第三章不同子载波映射方式的SC-FDMA 研究  26-45
  3.1 分布式子载波映射IFDMA 系统  26-37
    3.1.1 系统模型  27-29
    3.1.2 PAPR 的定义  29
    3.1.3 IFDMA 的PAPR 性能分析  29-30
    3.1.4 IFDMA 的CCDF 分析  30-34
    3.1.5 IFDMA 和OFDMA  34-35
    3.1.6 IFDMA 和DS-CDMA/FDE  35-37
  3.2 集中式子载波映射LFDMA 系统  37-45
    3.2.1 系统模型  37-39
    3.2.2 LFDMA 的PAPR 性能分析  39-40
    3.2.3 LFDMA 的CCDF 分析  40-43
    3.2.4 LFDMA 和OFDMA  43-45
第四章降低LFDMA 系统中PAPR 的算法研究  45-53
  4.1 限幅和滤波的基本原理  45-47
  4.2 常见的限幅方法  47-48
  4.3 基于统计压扩的降低PAPR 的算法  48-50
  4.4 新的降低PAPR 的限幅算法  50-53
    4.4.1 算法的基本原理  50
    4.4.2 算法的实现流程  50-53
第五章仿真平台搭建和仿真结果  53-68
  5.1 仿真平台搭建和仿真参数设置  53-57
  5.2 PAPR 性能仿真结果  57-62
    5.2.1 无脉冲成形时的PAPR 性能  57-59
    5.2.2 使用升余弦滤波器时的PAPR 性能  59-60
    5.2.3 使用均方根升余弦滤波器时的PAPR 性能  60-62
  5.3 BER 性能仿真结果  62-64
  5.4 限幅算法仿真结果  64-66
    5.4.1 PAPR  64-65
    5.4.2 BER  65-66
  5.5 本章小结  66-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 本文总结  68
  6.2 需要进一步研究的问题  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-76
攻读硕士学位期间发表的论文  76

LTE/LTE-Advanced上行链路SC-FDMA技术研究

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