下一代无线通信址接入技术OFDMA和SC-FDMA的性能分析

摘要

正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA)是第四代移动通信(4G)的两种主要的多址接入方案。OFDMA是一种无线多址接入技术,主要基于正交频分复用(OFDM)技术。然而,OFDMA的峰均功率比(PAPR)比较高,从而降低了系统中射频功率放大器(PA)的效率。SC-FDMA是基于单载波频分复用(SC-FDM)的无线多址接入技术,是OFDMA的改进版本,继承了OFDMA的很多优点,同时具有低PAPR的优点。小区的边缘用户需要以比较大的发射功率来完成链路预算,此时,SC-FDM就要优于OFDM。因此SC-FDMA被LTE选做上行多址接入标准。围绕OFDMA和SC-FDMA,本文主要完成了以下工作:
　　 (1)介绍了OFDMA与SC-FDMA技术的发展历程,给出了OFDM系统和SC-FDM系统的原理,指出了它们的优缺点;构建了二者的多址接入技术OFDMA和SC-FDMA系统模型,并分析完成了这两种多址接入技术的子载波映射方式的比较及仿真。
　　 (2)建立了OFDMA与SC-FDMA的信号模型,给出了二者的信号处理流程,并以矩阵操作的方法完成了容量界理论推导,得出了二者的容量性能界,理论分析结果表明OFDMA的容量优于SC-FDMA的容量。
　　 (3)构建了OFDMA/SC-FDMA仿真系统,完成了二者的链路级仿真和系统多用户仿真,仿真结果表明OFDMA的容量要优于SC-FDMA的容量,很好的验证了理论推导结果。另外,完成了多输入多输出(MIMO)条件下OFDMA与SC-FDMA系统容量界推导,建立了基于酉矩阵预编码的MIMO系统,并进行了MIMO条件下系统性能的仿真比较。