基于ofdma的lte下行多址接入方案

1、熱點(diǎn)技術(shù)熱點(diǎn)技術(shù)基于基于OFDMA的LTE下行多址接入方案下行多址接入方案□西南交通大學(xué)信息工程學(xué)院余彩虹摘要：摘要：文章介紹了基于正交頻分復(fù)用多址（OFDMA）的長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）下行鏈路多址接入方案，闡述了OFDM技術(shù)的基本原理，分析了OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而引出OFDMA多址方案，并簡(jiǎn)要介紹3GPP建議的其他下行多址接入方案。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：LTE下行多址接入OFDMOFDMA1引言引言在LTE系統(tǒng)剛剛開始時(shí)，有關(guān)多址接入方式的討

2、論就已經(jīng)進(jìn)行，其討論的范圍主要包括與OFDM技術(shù)相結(jié)合的多址方式，基于單載波頻域均衡（SCFDE）的多址方式，以及與CDMA相結(jié)合的多址方式等。3GPP經(jīng)過激烈的討論，最終決定LTE的多址方案采用下行正交頻分多址（OFDMA），上行單載波頻分多址（SCFDMA）的方式。本文主要討論基于OFDMA的下行多址接入方案。它最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠抵抗頻率選擇性衰落，同時(shí)能夠有效地提高頻譜效率。作為OFDMA技術(shù)的基礎(chǔ)，正交頻分復(fù)用（OFDM）的基本思

3、想是將高速輸入的串行比特流在發(fā)送端轉(zhuǎn)化成若干并行的低速數(shù)據(jù)流，并映射到等頻率間隔的多個(gè)正交子載波上進(jìn)行傳輸。2OFDM技術(shù)的基本原理技術(shù)的基本原理OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以被看作是一種調(diào)制技術(shù)。每個(gè)OFDM符號(hào)是多個(gè)經(jīng)過調(diào)制的子載波信號(hào)之和，其中每個(gè)子載波的調(diào)制方式可以選擇相移鍵控（PSK）或者正交幅度調(diào)制（QAM）。如果用N表示子信道的個(gè)數(shù)，T表示OFDM符號(hào)的寬度，di(i=01…N1)是分配給每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)符號(hào)，

4、fc是載波頻率，則從t=ts開始的OFDM符號(hào)可以表示為（1）????21220.5Reexp2NiNcsssiNistdjftttttTT???????????????????????????????在很多文獻(xiàn)中，經(jīng)常采用如下所示的復(fù)等效基帶信號(hào)來描述OFDM的輸出信號(hào)：（2）????2122exp2NiNsssiNistdjtttttTT?????????????????其中，式（12）的實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng)于OFDM符號(hào)的同相和正交

5、分量，在實(shí)際中可以分別與相應(yīng)的余弦分量和正弦分量相乘，構(gòu)成最終的子信道信號(hào)和合成的OFDM符號(hào)。從頻域角度上看，OFDM符號(hào)的頻譜實(shí)際上可以滿足無符號(hào)間干擾的奈奎斯特準(zhǔn)則。參考圖1可見，部分重疊的子載波排列可以大大提高頻譜效率。3OFDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)OFDM技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）頻譜利用率高OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子載波的正交性使子信道的頻譜可以重疊，因此OFDM系統(tǒng)的頻譜利用率得到了大大提高。（2）帶寬擴(kuò)展強(qiáng)OFDM系統(tǒng)的信號(hào)帶寬取

6、決于使用的子載波數(shù)量，因此具有很好的帶寬擴(kuò)展性，但并不會(huì)明顯增加FFT尺寸帶來的系統(tǒng)復(fù)雜度。（3）抗多徑衰落通過對(duì)高速數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)符號(hào)持續(xù)長(zhǎng)度相對(duì)增加，因此每個(gè)子載波上的信道可以看成是平坦衰落信道，有效地對(duì)抗多徑干擾。（4）自適應(yīng)調(diào)制和動(dòng)態(tài)信道分配OFDM系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以在不同的頻帶采用不同的調(diào)制編碼方式以更好地適應(yīng)信道的頻率選擇性。另一方面，通過動(dòng)態(tài)比特分配以及動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比高的

7、子信道，從而提高系統(tǒng)性能。（5）實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)較簡(jiǎn)單由于MIMO技術(shù)的天線之間的干擾（IAI）和符號(hào)間干擾（ISI）混合在一起，采用OFDM與MIMO相結(jié)合的技術(shù)，可以降低MIMO接收和信道均衡混合處理的接收機(jī)復(fù)雜度。盡管如此，OFDM技術(shù)還存在過高的峰均功率比（PAPR）、對(duì)頻率偏移非常敏感等缺點(diǎn)，這是在OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要特別注意的問題。4正交頻分多址（正交頻分多址（OFDMA）正交頻分多址（OFDMA）的概念類似于FDMA，是

8、在OFDM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，應(yīng)用于下行鏈路時(shí)又可以被稱為多用戶OFDM（MultiuserOFDM）。由于OFDM技術(shù)中各個(gè)子載波之間相互獨(dú)立，每個(gè)子載波都可以被指定一個(gè)特定的調(diào)制方式和發(fā)射功率電平，所以O(shè)FDMA技術(shù)可以給每一個(gè)用戶分配符號(hào)內(nèi)部分可用的子載波。從這一點(diǎn)上來說，它和FDMA是等價(jià)的；然而OFDMA技術(shù)中各個(gè)子載波頻譜互相混疊，采用基于載波頻率正交的快速傅立葉變換（FFT）調(diào)制，由于各個(gè)載波的中心頻點(diǎn)處沒有其他載波的頻

9、譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)載波間的正交，并不需要在用戶之間設(shè)置保護(hù)頻帶從而避免了頻率資源的浪費(fèi)。OFDMA技術(shù)中各個(gè)用戶所使用的子載波也并不一定連續(xù)，而是允許以子載波為單位任意分配，因而具有比FDMA更高的靈活性，大大提高了頻帶利用率，這在頻譜資源日益緊張的今天顯得尤為重要。5其他下行多址技術(shù)方案其他下行多址技術(shù)方案LTE下行多址技術(shù)主要是在基于OFDMA技術(shù)和基于CDMA技術(shù)之間進(jìn)行選擇。下面簡(jiǎn)單介紹一下LTE曾考慮到其他幾種下行多址技