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基于连续相位调制的SC-FDMA技术的研究

作　者: 徐坚
导　师: 葛建华
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 正交频分复用单载波频域均衡单载波频分多址连续相位调制
分类号: TN929.531
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

单载波频分多址(SC-FDMA)是相对于正交频分多址(OFDMA)提出的一种多址接入技术。它融合了正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)技术,在发送端使用单载波调制,在接收端使用频域均衡,可以有效地对抗信道的频率选择性衰落。然而,与OFDMA相比,SC-FDMA信号峰均比(PAPR)较低,具有更高的功率效率,这就降低了对功率放大器的要求,有益于降低终端成本。因此,SC-FDMA已经被确定为第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)的上行多址技术。而连续相位调制(CPM)作为一种优良的相位调制技术,具有恒包络、高功率效率、高频谱效率以及良好的抗干扰能力这些特性,在许多通信系统中有着很广泛的应用。本文结合SC-FDMA技术和CPM的优势,研究一种基于CPM的SC-FDMA方案,该方案具有较高的功率效率。与采用传统调制方式的SC-FDMA相比,通过选择合适的CPM参数,能够获得较好系统误码性能。本文的主要工作概括如下:首先,对OFDM和SC-FDE的基本原理和系统实现进行了阐述。介绍了频域均衡原理以及常用的均衡算法,并进行了性能仿真。从信道容量、峰均比以及误码性能三个方面对OFDM和SC-FDE系统进行了比较分析。其次,对SC-FDMA的系统结构以及子载波映射方式进行详细分析,对SC-FDMA的信号的时域表达式进行理论推导并对信号特性进行了分析。在给出LTE上行链路中的帧结构、资源块定义以及上行参考信号的设计之后,搭建上行链路仿真平台进行系统性能仿真。最后,给出了连续相位调制的调制和最大似然解调原理,并对解调的误码性能进行仿真。然后在对SC-FDMA信号特性研究的基础上,通过观察CPM波形的离散采样具有恒包络的特点,给出一种基于CPM的SC-FDMA方案,并对其实现过程进行了详细的说明。之后通过仿真,与传统SC-FDMA进行了误码性能的比较。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 蜂窝移动通信的发展  8-10
  1.2 LTE上行多址技术  10-11
  1.3 连续相位调制技术  11
  1.4 本文的研究内容及安排  11-14
第二章 OFDM和SC-FDE技术  14-30
  2.1 OFDM技术简述  14-17
    2.1.1 OFDM基本原理  14-15
    2.1.2 保护间隔和循环前缀  15-16
    2.1.3 OFDM系统实现  16-17
  2.2 SC-FDE技术简述  17-20
    2.2.1 SC-FDE基本原理  17-18
    2.2.2 SC-FDE系统实现  18-20
  2.3 SC-FDE和OFDM的共存  20
  2.4 频域均衡  20-25
    2.4.1 频域均衡的基本原理  20-22
    2.4.2 迫零均衡  22
    2.4.3 最小均方误差均衡  22-23
    2.4.4 最小二乘均衡  23
    2.4.5 仿真结果与分析  23-25
  2.5 OFDM与SC-FDE的比较  25-29
    2.5.1 信道容量的比较  25-27
    2.5.2 峰均比的比较  27-28
    2.5.3 误码性能的比较  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章单载波频分多址技术原理及应用  30-52
  3.1 SC-FDMA系统原理  30-37
    3.1.1 SC-FDMA系统结构  30-32
    3.1.2 子载波映射  32-33
    3.1.3 SC-FDMA信号特性分析  33-37
  3.2 SC-FDMA在LTE上行链路中的应用  37-42
    3.2.1 帧结构  37-39
    3.2.2 资源块  39-40
    3.2.3 上行参考信号的设计  40-42
  3.3 上行链路仿真平台设计及结果分析  42-51
    3.3.1 上行链路系统结构  42-43
    3.3.2 系统部分模块的实现及说明  43-49
    3.3.3 仿真结果与分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章基于连续相位调制的SC-FDMA方案  52-74
  4.1 CPM调制原理  52-57
    4.1.1 信号模型  52-54
    4.1.2 调制状态  54-56
    4.1.3 状态转移及输入输出  56-57
  4.2 CPM解调原理  57-63
    4.2.1 最大似然准则  57-60
    4.2.2 CPM最大似然序列检测  60-63
  4.3 CPM性能仿真  63-65
  4.4 基于CPM的SC-FDMA方案概述及实现  65-68
    4.4.1 方案概述  65-66
    4.4.2 连续相位调制SC-FDMA的实现  66-68
  4.5 仿真结果与分析  68-72
  4.6 本章小结  72-74
第五章结束语  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-82

基于连续相位调制的SC-FDMA技术的研究

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