未来移动通信系统中多址接入技术的研究

摘要

在无线移动通信发展历程中，无论是2G、3G还是未来移动通信系统，就整个系统结构而言，都需要从接入技术、传输技术和网络架构三个方面分别予以考虑。从目前的接入技术来讲，正交频分复用(OFDM)技术已经成为研究的核心。在3G长期演进系统LTE及其进一步演进LTE-Advanced系统中，采用的多址方案均基于OFDM技术的。
　　 LTE-Advanced系统作为最具竞争力的4G候选技术，为了更好地支持较大带宽下的非连续子载波的分配及与LTE系统向后兼容，灵活地对小频率资源进行分配以及提高频谱利用率。采用的接入技术：上行为Nx DFT-S-OFDM，下行为基于载波组元结构的OFDMA。但这两种方案也存在自己的缺点(譬如：相对于LTE系统的接入方式有较高峰值平均功率比PAPR)，较高的PAPR值的信号通过功率放大器时，会产生线性失真，造成频谱扩展干扰及带内信号畸变，导致系统性能下降；对发射端来讲更为严重，因为发射端的PAPR会对射频部分的邻频产生干扰，很可能会干扰其他系统，这在实际中是不允许的。因此PAPR值是应该尽量低的。因此在未来的移动通信中，应该考虑这个问题，这是本文研究的出发点。
　　 本文的目的是以LTE-Advanced系统为基础，在对该系统计算复杂度、译码性能和频谱利用率影响不大的情况下，对该系统较高PAPR值进行抑制。主要做的工作有：首先研究了几种基于OFDM技术的多址接入方案，如OFDMA、SC-FDMA，紧接着研究了LTE-Advanced系统的多址接入技术，并比较了这几种接入技术的优缺点。针对LTE-Advanced系统接入方案的PAPR性能较差的问题，重点对目前的基于OFDM信号和SC-FDMA信号的降峰均比算法进行学习和研究。通过分析，本文提出了LTE-Advanced下行接入方案的降峰均比的改进算法：混合PTS分割算法，将该算法应用到系统的下行接入方案中，仿真结果表明，改进算法在对系统性能影响不大的情况下，能很好的对系统的高峰均值进行抑制；并且，本文将频域频谱成型算法应用到LTE-Advanced系统的上行接入方案中，采用广义升余弦函数作为成型函数，滚降因取0.2，综合考虑了链路的计算复杂度、频谱利用率、译码性能等，最后降低了PAPR值，并对系统性能影响不大，具有较高的可行性。