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LTE上行单载波频分多址技术仿真与研究

作　者: 李阳
导　师: 周健
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: PAPR 单载波调制峰均比子载波数目 LTE FDMA 误码性能 OFDM 频域均衡峰均功率比起始符号频分多址 FDE 移动设备多址接入技术滚降系数映射方式线性均衡仿真结果第三代合作伙伴
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

为了满足移动通信市场的需要,第三代合作伙伴计划(3th Generation Partnership Project,3GPP)已经启动了长期演进(Long Term Evolution,LTE)通信技术项目。LTE能在20MHz的带宽下,实现下行100Mbps、上行50Mbps的传输速率,具有广阔的应用前景。LTE上行采用单载波频分多址接入技术(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)。单载波频分多址技术有着单载波特性,与OFDMA相比其最大优势是它有着更低的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。峰均功率比的重要性体现在移动设备上,LTE上行需要保持一个较低的峰均比,才能有效延长移动设备的电池使用时间。本文将对SC-FDMA技术进行仿真和研究。结合不同频域均衡和调制方式,仿真分析SC-FDMA系统性能。在仿真中,研究了信号起始符号所在子载波位置不同时对系统性能的影响。研究结果表明,LFDMA起始符号位于首位子载波时系统误码性能最优。在SER ? 10?4处,起始符号位于0号子载波处的系统误码性能比起始符号位于15号子载波处的误码性能好3.5dB左右。仿真结果同时表明,LFDMA在高速信道中抗噪声、抗多普勒频移的能力明显强于IFDMA。在SC-FDMA峰均比方面,对比仿真研究了SC-FDMA系统与OFDMA系统PAPR特性,仿真结果表明SC-FDMA系统比OFDMA有着较小的PAPR,因而更适宜作为LTE上行多址方案。在LFDMA和IFDMA的PAPR仿真过程中,分别研究脉冲成形滤波器的滚降系数的改变以及子载波数目增加时对IFDMA、LFDMA峰均比的影响。得出当子载波数目增加时,SC-FDMA系统的PAPR随之增加的结论。仿真结果表明,在QPSK调制下,当滤波器滚降系数?从0增加到1时,IFDMA的峰均比能得到5.5dB的较大降低。LFDMA随着滚降系数的增大其峰均比也有所降低,峰均比大约有1dB左右的改善。同时,滚降系数?的设定应根据实际需要,在系统峰均比和频谱效率间做出折衷考虑。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 蜂窝移动通信的发展演进  8-9
  1.2 3GPP LTE 简介  9-10
  1.3 LTE 上行多址技术SC-FDMA  10-11
  1.4 本文的研究工作和内容安排  11-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 LTE 上行SC-FDMA 技术原理  14-35
  2.1 OFDM 与SC-FDE 技术原理  14-18
    2.1.1 OFDM 技术  14-16
    2.1.2 SC-FDE 技术  16-17
    2.1.3 SC-FDE 和OFDM 的关系  17-18
  2.2 SC-FDMA 系统基本原理  18-21
  2.3 单载波频分多址在3GPP LTE 上行系统中的应用  21-26
    2.3.1 LTE 上行帧结构  21-22
    2.3.2 上行链路资源块  22-24
    2.3.3 3GPP 多径信道  24-26
    2.3.4 LTE 上行物理信道过程  26
  2.4 频域均衡技术  26-30
    2.4.1 SC-FDMA 系统的频域均衡模型  27-28
    2.4.2 迫零均衡算法（ZF）  28-29
    2.4.3 最小均方误差均衡算法（MMSE）  29
    2.4.4 判决反馈均衡算法（DFE）  29-30
  2.5 运用频域均衡技术的SC-FDE 系统性能仿真  30-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章 SC-FDMA 系统不同映射方式及其性能仿真  35-49
  3.1 DFT-S-OFDM 映射方式  35-36
  3.2 SC-FDMA 信号时域表达式  36-40
    3.2.1 IFDMA 的时域信号表达式  36-37
    3.2.2 LFDMA 的时域信号表达式  37-38
    3.2.3 DFDMA 的时域信号表达式  38-40
  3.3 SC-FDMA 系统与SC-FDE 系统误码性能对比  40-42
  3.4 不同子载波映射方式的系统性能比较  42-48
    3.4.1 不同信道条件下的LFDMA、IFDMA 性能比较  42-46
    3.4.2 改变子载波起始位置对系统性能的改善研究  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 SC-FDMA 系统PAPR 仿真与研究  49-66
  4.1 PAPR（峰均比）定义  49-52
    4.1.1 PAPR 的定义及衡量方法  49-51
    4.1.2 PAPR 与功率效率的关系  51-52
  4.2 IFDMA、LFDMA 的CCDF 理论分析  52-57
    4.2.1 IFDMA 的CCDF 分析  52-54
    4.2.2 LFDMA 的CCDF 分析  54-57
  4.3 SC-FDMA 系统和OFDMA 系统PAPR 仿真  57-59
  4.4 SC-FDMA 系统的PAPR 性能仿真  59-65
    4.4.1 IFDMA 与LFDMA 两种映射方式下PAPR 性能仿真比较  59-62
    4.4.2 子载波数目对系统PAPR 的影响仿真研究  62-63
    4.4.3 滚降系数对SC-FDMA 系统PAPR 的改善研究  63-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章全文总结与展望  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
作者攻读研究生学位期间发表的论文  72-73
附录  73-74

LTE上行单载波频分多址技术仿真与研究

内容摘要

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