3GPP LTE系统中ICI抑制方法及PDCCH性能仿真研究

摘要

单载波频分多址（Single Carrier Frequency DivisionMultiple Access,SC-FDMA）技术具有较低的峰值平均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）特性，被第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）组织选为长期演进（Long Term Evolution,LTE）系统的上行传输技术。然而SC-FDMA技术存在对频率同步偏差敏感的问题，载波频率偏移（Carrier Frequency Offset,CFO）会导致子载波间干扰（Inter-Carrier Interference,ICI）。对于多用户上行链路，ICI由用户内的符号间干扰（Symbol Interference,SI）及用户间干扰（Multiple-User Interference,MUI）构成，恶化了系统性能。尤其在高速移动环境下，由多普勒频移引起的载波频率偏移更为严重，系统性能将进一步降低。
　　另一方面，LTE物理下行控制信道（Physical Downlink Control Channel,PDCCH）携带了资源分配和其他控制信息，承载着一个或多个终端的下行控制信息（Downlink Control Information,DCI），其性能好坏将直接影响到其他物理信道的性能。因此，本文针对LTE上行链路的ICI抑制问题及LTE下行物理控制信道性能评估问题，开展了研究，具体研究内容简述如下。
　　第一章对LTE上下行传输技术以及物理层协议进行了简单概述，并指出本文的主要研究工作；
　　第二章研究了LTE上行链路中的ICI抑制问题。首先说明了在多用户上行链路中抑制ICI的重要性，概述了几种传统频偏校正算法并指出其局限性；然后，理论分析了具有频偏的SC-FDMA系统误比特率（Bit Error Rate,BER）性能，并通过计算机数值仿真，验证了理论分析的正确性。在理论分析的基础上，提出了基于大小频偏用户组的ICI抑制算法以及基于信号干扰功率比（Signal-to-Interference Ratio,SIR）排序的ICI抑制算法。在3GPP扩展车载移动A（Extended Vehicular A model,EVA）信道模型下，对提出的两种算法进行了计算机仿真研究。仿真结果表明，与已有算法相比，基于大小频偏用户组的ICI抑制算法在系统误码性能与算法复杂度之间得到了较好的折中，基于SIR排序的ICI抑制算法较已有算法有3dB左右的BER性能提升。
　　第三章研究了高速移动环境下LTE上行链路中的ICI抑制问题。将提出的基于SIR排序的ICI抑制算法应用于高速移动场景中，通过计算机仿真验证了提出的算法在高速移动场景下的有效性，并通过增加算法迭代次数或者增加接收天线个数的方法进一步提升了高速移动环境下的系统误码性能。
　　第四章研究了LTE下行物理控制信道PDCCH链路级性能仿真。首先阐述了PDCCH发送及接收过程，然后搭建了PDCCH链路级仿真平台，对PDCCH性能进行了仿真研究，评估了单小区单用户及多小区边缘用户的PDCCH在不同控制信道粒子（Control Channel Element,CCE）聚合级数、不同信道模型下获得的误块率（BlockError Rate,BLER）性能。
　　第五章对总结本文的研究工作，并探讨未来可能的研究方向。

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缩略词表

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 LTE物理层概述

1.3 主要研究内容及贡献

1.4 论文结构及内容安排

第二章 LTE上行链路中的ICI抑制

2.1 引言

2.2 LTE上行链路具有频偏的信号模型

2.3 具有频偏的SC-FDMA系统理论误码性能分析

2.4 基于大小频偏用户组的ICI抑制算法

2.5 基于SIR排序的ICI抑制算法

2.6 本章小结

第三章 高速移动环境LTE上行链路中的ICI抑制

3.1 引言

3.2 LTE上行链路在时变信道中的信号模型

3.3 高速移动环境下ICI抑制算法仿真

3.4 高速移动环境下进一步提升系统性能的方法

3.5 本章小结

第四章 LTE物理下行控制信道链路级仿真

4.1 引言

4.2 PDCCH系统模型

4.3 仿真结果

4.4 本章小结

第五章 全文总结

5.1 本文贡献

5.2 未来研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目及研究成果

个人简历