A Generalized View on Multicarrier CDMA Mobile Radio Systems with Joint Detection (Part Ⅰ)

摘要

This communication presents a generalized view on multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) concepts for mobile radio applications. A comprehensive introduction to CDMA and the arising multiple access interference (MAI) will be presented. It will be explained why joint detection (JD) is a mandatory prerequisite for hybrid frequency and time divided code division multiple access (F/T/CDMA) which is a viable basis for third generation mobile radio systems. The benefits of MC-CDMA over other CDMA concepts will be discussed in an illustrative manner and a flexible MC-CDMA concept will be introduced and explained in detail. The signal generation in MC-CDMA will be described in continuous-time and discrete-time form revealing the close relationship between the presented flexible MC-CDMA and the well known joint detection CDMA (JD-CDMA) concept. The discrete-time transmission model which results from the continuous-time representation will be introduced to facilitate digital signal processing. This transmission model takes coherent receiver antenna diversity (CRAD) explicitly into account. Four viable JD techniques suitable for the discussed flexible MC-CDMA concept will be presented. Their structure and mode of operation will be explained in detail and their uplink performance will be studied in a variety of transmission conditions.%Diese Arbeit befaßt sich mit einer verallgemeinerten Darstellung von Mobilfunkkonzepten mit Multiträ-ger-Codemuktiplex (Multicarrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA). Zunächst wird übersichtlich in CDMA und die damit verbundene Mehrteilnehmerinterferenz (Multiple Access Interference, MAI) eingeführt. Besonderes Augenmerk wird auf den Einsatz von MC-CDMA in hybridem frequenz- und zeitgeteiltem CDMA (Frequency and Time Divided CDMA, F/T/CDMA) gerichtet. Es wird erläutert, daß der Einsatz von genmeinsamer Detektion (Joint Detection. JD) eine unabdingbare Voraussetzung für die Verwendung von F/T/CDMA im Mobilfunk ist. Die Vorteile von MC-CDMA gegenüber anderen CDMA-Varianten werden anschaulich dargestellt. Weiterhin wird ein flexibles MC-CDMA-Konzept detailliert vorgestellt. Die Signalerzeugung wird sowohl zeitkontinuierlich als auch zeitdiskret beschrieben, und die enge Verwandtschaft des vorgestellten MC-CDMA-Konzepts mit dem bekannten Joint Detection CDMA (JD-CDMA) wird dargelegt. Im vorgestellten MC-CDMA-Konzept wird kohärente Empfangsantennen-diversität (Coherent Receiver Antenna Diversity. CRAD) explizit berücksichtigt. Die Arbeit stellt vier geeignete Techniken zur gemeinsamen Detektion im hier betrachteten MC-CDMA-Konzept vor und erläutert detailliert deren Struktur und Arbeitsweise. Abschließend wird das erzielbare Systemverhalten in der Aufwärtsstrecke anhand simulierter Bitfehlerverhältnisse dargelegt.