LTE上行链路SC-FDMA仿真研究

论文摘要

为了适应和满足移动通信市场的需求,也为了与新兴的移动通信技术如WiMAX、Wi-Fi竞争,第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）在第三代移动通信（3rd Generation,3G）的基础上,于2004年年底提出了3G的长期演进（Long Term Evolution, LTE）。LTE可以提供更高的数据速率,更低的时延以及更好的服务质量。LTE最终选用单载波频分多址接入（Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA）作为上行链路传输技术,它结合了单载波（Single Carrier, SC）技术、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）和频域均衡（Frequency Domain Equalization, FDE）技术。由于其自身固有的单载波的结构,SC-FDMA相比OFDM最大的优势就是较低的峰均比（Peak to Average Power Ratio, PAPR）。本文针对以上问题结合相关技术,对SC-FDMA进行了Matlab物理层仿真研究。本文的主要研究工作体现在以下三个方面：第一部分首先介绍了OFDM和SC-FDE技术以及两种重要的线性均衡算法。接着结合三种信道模型和两种线性均衡对OFDM系统和SC-FDE系统进行了仿真,分析比较两个系统的误码率性能。第二部分首先介绍了SC-FDMA系统模型、子载波映射方式和不同帧结构,对IFDMA、LFDMA和DFDMA进行了误码率性能仿真比较。仿真结果表明信号起始符号占据子载波位置的不同对信号的误码率有不同影响,LFDMA起始符号占据首个子载波时的性能最优。接着论文对SC-FDMA系统和SC-FDE系统在不同信道环境以及不同均衡算法下进行了误码率仿真对比,虽然都是单载波传输,但是在多径信道下,SC-FDMA表现出了较好的误码率性能。第三部分介绍了PAPR定义和SC-FDMA的PAPR特性,仿真分析在不同调制方式下,SC-FDMA三种信号的PAPR特性。仿真中通过调整脉冲成形滤波器的滚降系数和系统子载波数目,分析其对SC-FDMA信号PAPR特性的不同影响,并与OFDMA系统进行了PAPR的仿真比较。仿真结果表明随着滤波器滚降系数的增加,SC-FDMA系统的PAPR会减小；而随着系统子载波数目的增加,SC-FDMA系统的PAPR会增大。从整体上来看,SC-FDMA系统比OFDMA系统有较小的PAPR。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 LTE技术的发展背景
• 1.1.1 UMTS长期演进的背景
• 1.1.2 LTE的需求和目标
• 1.2 LTE上行多址技术的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容和结构安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 单载波频域均衡（SC-FDE）技术
• 2.1 OFDM与SC-FDE技术
• 2.1.1 OFDM技术
• 2.1.2 SC-FDE技术
• 2.1.3 SC-FDE和OFDM的关系
• 2.2 均衡技术
• 2.2.1 迫零均衡
• 2.2.2 最小均方误差均衡
• 2.2.3 非线性均衡
• 2.3 SC-FDE信道估计及帧结构仿真
• 2.3.1 SC-FDE帧结构
• 2.3.2 SC-FDE信道估计
• 2.4 SC-FDE系统仿真
• 2.5 SC-FDE系统与OFDM系统的性能比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 单载波频分多址（SC-FDMA）技术
• 3.1 SC-FDMA技术方案的确定
• 3.1.1 SC-FDMA系统模型
• 3.1.2 子载波映射方式
• 3.1.3 SC-FDMA帧结构
• 3.2 IFDMA、LFDMA和DFDMA的性能比较
• 3.3 SC-FDMA系统与SC-FDE系统的性能比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 SC-FDMA的PAPR仿真
• 4.1 PAPR定义
• 4.2 SC-FDMA的PAPR特性
• 4.3 SC-FDMA的PAPR仿真
• 4.4 SC-FDMA系统与OFDMA系统的PAPR仿真比较
• 4.5 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果