3GPP LTE中降低峰均比的研究

论文摘要

为了应对宽带接入技术的挑战,同时为了满足新的业务类型的需求,国际标准化组织3GPP在2004年底启动了长期演进（Long Term Evolution,LTE）项目。其主要目标为填补第三代移动通信系统和第四代移动通信系统之间存在的巨大技术差距,并保持3GPP在移动通信领域的技术及标准优势。LTE系统采用基于离散傅立叶变换的扩频正交频分复用（DFT-S-OFDM）作为上行SC-FDMA系统的频域实现方法。与多载波传输方案如OFDM相比,它降低了前者的功率峰均比（PAPR）,提高了功放的效率,扩大了上行信号的覆盖范围。另外,在LTE上行SC-FDMA系统中,立方量度（Cubic Metric,CM）被认为是比峰均比（PAPR）更准确的衡量对功放非线性影响的指标。本论文针对上行SC-FDMA信号特点,在第二章较为具体地分析了其链路性能表现、不同调制方式下的峰均比和立方量度表现等,并进一步研究了对DFT-S-OFDM信号进行频域赋形后,LTE上行信号的峰均比及立方量度改善。另外,LTE系统采用OFDMA作为下行传输方案。正交频分复用多址（OFDMA）是一种高频谱效率的多址技术,其主要缺点在于具有较高的峰均比,从而当信号的峰均比超过功率放大器（HPA）的线性动态范围时,会引入非线性失真,影响信号的传输性能。本文在第三章详细介绍了两种能够适用于LTE下行系统的降低OFDM信号峰均比的技术:动态星座图扩展法（ACE）及量化核限幅方法,提出了一种基于限幅的抑制信号峰均比的新方法。它们不仅能够显著改善系统峰均比表现,并且在LTE下行系统的应用中不受协议限制。在本文的第四章,基于3GPP相关协议对LTE系统的帧结构以及上、下行物理信道过程的要求,使用MATLAB?对第二章提出的频域赋形方法及第三章中提到的动态星座图扩展、量化核限幅方法以及基于限幅的抑制峰均比新方法进行了进一步的仿真研究、对比,并对仿真结果进行了分析。最后,对全文进行了概括性的总结,明确了下一步有待进行的工作和未来的一些研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 LTE 概念的提出及其演进
• 1.1.2 LTE 系统的性能表现
• 1.2 本文研究内容及论文结构
• 第二章 LTE 上行系统分析及其降低峰均比技术
• 2.1 引言
• 2.2 LTE 时域传输结构
• 2.3 OFDM 技术的基本原理
• 2.3.1 OFDM 系统的调制与解调
• 2.3.2 OFDM 技术的基带IFFT/FFT 实现原理
• 2.3.3 OFDM 技术的优缺点
• 2.4 LTE 上行传输方案
• 2.4.1 SC-FDMA 系统的基本原理
• 2.4.2 LTE 上行传输参数
• 2.4.3 LTE 上行物理信道过程
• 2.5 降低SC-FDMA 系统峰均比的方法
• 2.5.1 峰均比的定义
• 2.5.2 峰均比的分布
• 2.5.3 CM 统计
• 2.5.4 降低DFT-S-OFDM 系统峰均比的方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 LTE 下行系统分析及其降低峰均比技术
• 3.1 引言
• 3.2 LTE 下行传输方案
• 3.2.1 LTE 下行OFDMA 系统参数
• 3.3 降低OFDM 系统峰均比常用技术及表现
• 3.3.1 限幅类技术
• 3.3.2 编码类技术
• 3.3.3 信号扰码类技术
• 3.4 LTE 下行降低峰均比技术
• 3.4.1 动态星座图扩展法
• 3.4.2 量化核限幅方法
• 3.5 一种基于限幅的峰均比降低新方法
• 3.5.1 误差矢量幅度
• 3.5.2 一种新的抑制限幅噪声的方法
• 3.6 本章小结
• 第四章 仿真性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 降低LTE 上行SC-FDMA 系统峰均比方法仿真结果
• 4.2.1 LTE 上行仿真链路结构
• 4.2.2 LTE 上行SC-FDMA 系统仿真性能
• 4.2.3 降低LTE 上行峰均比方法仿真结果分析
• 4.3 降低LTE 下行OFDMA 系统峰均比方法仿真结果
• 4.3.1 LTE 下行仿真链路结构
• 4.3.2 LTE 下行OFDMA 系统仿真性能
• 4.3.3 降低LTE 下行峰均比方法仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 全文总结及主要贡献
• 5.2 下一步工作和未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果