【LTE基礎(chǔ)知識】OFDM在上行鏈路中的應(yīng)用

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    OFDM系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加,因此,如果多個信號的相位一致,所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號的平均功率。PAPR高,對發(fā)射機(jī)的線性度提出了很高的要求。所以在上行鏈路,基于OFDM的多址接入技術(shù)并不適合用在UE側(cè)使用。LTE上行鏈路所采用的SC-FDMA多址接入技術(shù)基于DFT-spread OFDM傳輸方案,同OFDM相比,它具有較低的峰均比。

DFT-spread OFDM多址接入技術(shù)

DFTS-OFDM的調(diào)制過程如下圖所示:

    DFTS-OFDM的調(diào)制過程是以長度為M的數(shù)據(jù)符號塊為單位完成的:

1.      通過DFT離散傅里葉變換,獲取這個時域離散序列的頻域序列。這個長度為M的頻域序列要能夠準(zhǔn)確描述出M個數(shù)據(jù)符號塊所表示的時域信號。

2.      DFT的輸出信號送入N點的離散傅里葉反變換IDFT中去,其中N>M。因為IDFT的長度比DFT的長度長,IDFT多出的那一部分輸入為用0補(bǔ)齊。

3.      IDFT之后,為避免符號干擾同樣為這一組數(shù)據(jù)添加循環(huán)前綴。

  從上面的調(diào)制過程可以看出,DFTS-OFDMOFDM的實現(xiàn)有一個相同的過程,即都有一個采用IDFT的過程,所以DFTS-OFDM可以看成是一個加入了預(yù)編碼的OFDM過程。

  如果DFT的長度M等于IDFT的長度N,那么兩者級聯(lián),DFTIDFT的效果就互相抵消了,輸出的信號就是一個普通的單載波調(diào)制信號。當(dāng)N>M并且采用零輸入來補(bǔ)齊IDFTIDFT輸出的信號以下特性:

1.      信號的PAPR較之于OFDM信號較;

2.      通過改變DFT輸出的數(shù)據(jù)到IDFT輸入端的映射情況,可以改變輸出信號占用的頻域位置。

  通過DFT獲取輸入信號的頻譜,后面N點的IDFT,或者看成是OFDM的調(diào)制過程實際上就是將輸入信號的頻譜信息調(diào)制到多個正交的子載波上去。LTE下行OFDM正交的子載波上承載的直接是數(shù)據(jù)符號。正是因為這點,所以DFTS-OFDMPAPR能夠保持與初始的數(shù)據(jù)符號相同的PAPR。N=M時的特例最能體現(xiàn)這一點,如下圖所示:

  通過改變DFT的輸出到IDFT輸入端的對應(yīng)關(guān)系,輸入數(shù)據(jù)符號的頻譜可以被搬移至不同的位置。下圖給出了集中式和分布式兩種映射方式:

下圖給出這兩種方式下輸出信號的頻譜分布:

SC-FDMA多址接入技術(shù)

  利用DFTS-OFDM的以上特點可以方便的實現(xiàn)SC-FDMA多址接入方式,多用戶復(fù)用頻譜資源時只需要改變不同用戶DFT的輸出到IDFT輸入的對應(yīng)關(guān)系就可以實現(xiàn)多址接入,同時子載波之間具有良好的正交性,避免了多址干擾。

  通過改變DFTIDFT的映射關(guān)系實現(xiàn)多址;改變輸入信號的數(shù)據(jù)符號塊M的大小,實現(xiàn)頻率資源的靈活配置。如下圖所示:

  SC-FDMA的兩種資源分配方式:集中式資源分配、分布式資源分配是3GPP討論過的兩種上行接入方式,最終為了獲得低的峰均比,降低UE的負(fù)擔(dān)選擇了集中式的分配方式。另一方面,為了獲取頻率分集增益,選用上行跳頻作為上行分布式傳輸方式的替代方案。如下圖:




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