【正文】 解無線信道的衰落特性，掌握相干時間，相干帶寬等概念；3. OFDM 和 MIMO 結(jié)合的性能優(yōu)勢，設(shè)計支持大帶寬傳輸所需的載波聚合技術(shù),設(shè)計基于 OFDM的載波聚合方案.。項目以制定 3G 演進型系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范作為目標(biāo)。B3G/4G 的目標(biāo)是在高速移動環(huán)境下支持高達 100Mb/S 的下行數(shù)據(jù)傳輸速率，在室內(nèi)和靜止環(huán)境下支持高達 1Gb/S 的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。2. 100MHz 傳輸帶寬時載波聚合的需求分析和方案設(shè)計,如何將若干個連續(xù)或者不連續(xù)的20MHz 帶寬聚合為 100MHz 的大帶寬,對其 PAPR，傳輸性能進行仿真，設(shè)計 PAPR 低，性能良好的載波聚合技術(shù)。4. 調(diào)研分析 100MHz 傳輸帶寬時載波聚合的需求分析及必要性。3. 提升自己獨立的自學(xué)能力，應(yīng)用相關(guān)知識進行研究學(xué)習(xí)。，編寫瑞利信道，學(xué)習(xí) OFDM 的基本原理，仿真 OFDM 的性能增益。4．指導(dǎo)教師審閱意見論文對選題的發(fā)展背景、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了基本介紹；研究的基本內(nèi)容以任務(wù)書為依據(jù)、研究的主要問題和方向明確；研究方法可行，其研究工作的步驟、進度安排合理，同意開題。本文介紹了載波聚合技術(shù)的相關(guān)原理，通過載波聚合技術(shù)的應(yīng)用來增加信號的傳輸帶寬，從而大幅度提高 LTEAdvanced 終端的峰值速率。 Carrier Aggregation 。目前，對于載波聚合技術(shù)的實現(xiàn)方案有連續(xù)頻帶聚合、離散頻帶聚合、對稱載波聚合和不對稱載波聚合等方式。第一種方案只有中心頻段位于 100KHz 的整數(shù)倍位置，也就意味著只有中心載波段能夠接收 LTE Release 8 的用戶終端；而第二種方案則是每一個載波段均能夠處于 100KHz 的整數(shù)倍上，即每一個載波段均能接收 LTE Release 8 的用戶終端。 　移動通信的發(fā)展移動通信是指通信雙方或至少一方處于運動中的進行信息交換的通信方式，使得用戶可以在任何時間和地點、快速而可靠地進行多種信息交換。第一代移動通信 (1G) 在 20 世紀(jì) 70 年代末開始進入商用化，它的特征是模擬蜂窩通信，無線系統(tǒng)的接入使用 FDMA (Frequency Division Multiple Access)方式來實現(xiàn)。而第二代移動通信(2G) 是在 20 世紀(jì) 90 年代開始走向商用的，它具備了很多數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點，比如它具有更大的系統(tǒng)容量，具有更高質(zhì)量的服務(wù)等。于是開始出現(xiàn)了一些過渡的中間技術(shù)，如通用分組無線業(yè)務(wù) GPRS，新一代的移動通信系統(tǒng)日趨成為熱點。 　載波聚合及其研究進展載波聚合技術(shù)是將多個 LTE 載波擴展成 LTE A 系統(tǒng)的傳輸載波。所以，載波聚合技術(shù)要求要可以在多個頻點上跨頻帶進行聚合。就滿足 IMTAdvanced 需求和兼容性這兩個方面來考慮， 不但要提高目前的頻譜利用率，同時也要利用載波聚合技術(shù)擴大帶寬，提高系統(tǒng)的傳輸速率和吞吐量。第三章介紹了 OFDM 系統(tǒng)的相關(guān)原理，為后文進一步介紹載波聚合技術(shù)基礎(chǔ)鋪墊。而在實際的無線信道中，我們可以將衰落因子如下表示為： (21) ()()tt?????上式(21)中， 表示的是信道的衰落因子，而 則表示大尺度衰落，它()t?代表了接收信號的均值在一定時間內(nèi)隨傳播距離和環(huán)境的變化而出現(xiàn)的緩慢變化，則表示小尺度衰落，它代表了接收信號在短時間（距離）內(nèi)的快速變化。 　陰影衰落由于傳播的過程中電磁波在會受到樹林和聳立的建筑物等障礙物的阻擋，于是在這些障礙物背面電磁場會產(chǎn)生陰影，那么當(dāng)移動臺通過不同障礙物的陰影區(qū)時，場強中值的變化則會引起接收信號產(chǎn)生衰落，也就是陰影衰落。OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)4 　多徑衰落通常情況下，在移動無線傳播環(huán)境中始終都存在著直射、反射、散射，衍射，因此接收信號往往并不是從單一路徑來的，而是由多條路徑信號組合而成。通常，最大時延擴展指的是第一條路徑信號與最后一條路徑信號之間的時間差。如果相干帶寬小于發(fā)送信號的帶寬，那么信號將經(jīng)歷頻率選擇性衰落，信號中各頻率分量遭受不一致的衰落，所以得到的衰落信號的波形會產(chǎn)生失真，相反，如果相干帶寬大于信號帶寬，信號會經(jīng)歷平坦型衰落，也就是說此時信號中各頻率分量所遭受的衰落均是一致的，這是產(chǎn)生的衰落信號的波形不會失真。2?所以，任意時刻的接收信號包絡(luò)服從瑞利概率分，相位服從 的均勻分布。()it ()()ii??????于是又有　 　　　 (210)2max1 1()cos{in[()]}2iNini ifN??????? ?????所以，我們便可以得出多普勒系數(shù) 與多普勒頻移離散多普勒頻移,inC,inf　　　 n=1,2,3…. (211),2/iniC??i n=1,2,3…. (212),maxs[(1/2)]i ifN???iN經(jīng)過上述，我們可以看出，精確多普勒頻移的離散多普勒頻移 與等面積法的,inf離散多普勒頻移是很近似的，我們只需要將前者的 用 代替即可。利用兩個實高斯過程產(chǎn)生一個瑞利過程。重點在對于瑞利衰落的正弦波疊加法的仿真，并作為后面章節(jié)的信道模型。一般情況下，我們采用循環(huán)前綴(CP)作為保護間隔，這樣可以避免由多徑帶來的信道間干擾 (ICI)。圖 31 描繪除了 OFDM 系統(tǒng)的基本模型框圖?！⊙h(huán)間隔與保護前綴由于無線信道的多徑效應(yīng)造成 OFDM 產(chǎn)生碼間串?dāng)_，使得接收信號相互重疊。因此，為了消除多徑效應(yīng)帶來的 ICI，通常我們將原寬度為 T 的 OFDM 信號進行周期擴展，截取 OFDM 符號尾部的信號置于 OFDM 符號的之前。從上述分析看來，循環(huán)前綴必須足夠長，也就是說不小于信道的多徑時延擴展，但是循環(huán)前綴的引入也帶來了信噪比的損失，這里，我們定義信噪比損失為) (34)10log()10log(slos sTTSNR????從上式(34)可以看出，循環(huán)前綴越長，信噪比損失就越大。　OFDM 的參數(shù)選擇在 OFDM 系統(tǒng)中，需要確定以下參數(shù)，例如：保護間隔，符號周期，子載波的數(shù)量等。③　確定子載波的數(shù)量：子載波的數(shù)量可以直接利用3dB 帶寬除以子載波間隔，即通過去掉保護間隔之后的符號周期的倒數(shù)來得到。在 OFDM系統(tǒng)中，同步包括三個部分，即載波同步，樣值同步與符號同步。在 OFDM 系統(tǒng)中， PAR 與 N 有關(guān)，也就是說，N 越大，PAR 的值越大，當(dāng) N=1024時，PAR 可達 30dB。在不考慮信道噪聲的情況下，各個子信道上的發(fā)送信號與信道的頻譜特性的頻率乘積等于 N 個子信道上的接收信號。OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)12⑤　其他相關(guān)技術(shù)：除了以上與 OFDM 本身相關(guān)的技術(shù)之外，在具體系統(tǒng)中使用 OFDM 技術(shù)時，還應(yīng)該考慮具體系統(tǒng)的實際情況。OFDM 系統(tǒng)可以通過 IFFT/FFT 變換來實現(xiàn)子信道的調(diào)至和解調(diào)，因此大大簡化了系統(tǒng)實現(xiàn)。這種分配的靈活性可以解決無線通信中存在的很多問題。⑤　均衡簡單。由于該技術(shù)是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文介紹了其基本原理以及該系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)等問題，為后一章節(jié)對載波聚合技術(shù)實現(xiàn)方案的性能評估的作基礎(chǔ)。會議中還指出，一個終端根據(jù)其能力，可以同時接收一個或多個子載波，具體情況為：一個接收能力大于 20MHz 的 LTEAdvanced 終端可以同時接收多個子載波的傳輸；子載波結(jié)構(gòu)遵循 LTE Release 8 規(guī)范時，一個 LTE Release 8 的終端僅可以接收單個子載波傳輸。LTEA系統(tǒng)目前支持的系統(tǒng)帶寬最小為 20MHz，最大帶寬則可達到 100MHz。在 LTEA系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)時，首先需要大約 100MHz 的大帶寬來降低每赫茲比特成本，從而實現(xiàn)超過 1Gbps 的數(shù)據(jù)峰值速率；其次，為了支持更高的數(shù)據(jù)峰值速率，載波聚合后的用戶獲得帶寬超過 20MHz 的大傳輸帶寬，而每個載波段定義都最大程度近似等于 LTE Release 8 的最大傳輸帶寬；第三，同一個用戶聚合在一起的不同頻段帶寬雖然不同，但是也有基本限制，即不同載波段的帶寬相差不能過大，一般認(rèn)為不超過兩倍，否則會增加大量的信令開銷，失去載波聚合的意義；第四，關(guān)于對小數(shù)據(jù)包的支持，LTEAdvanced 使用載波聚合的 UE 不應(yīng)該比 LTE release 8 的 UE 低，OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)17這是因為在系統(tǒng)中會有很多很小的數(shù)據(jù)包，比如， TCP、ACKs 和一些隨機接入相應(yīng)與尋呼信令等信令，因此，載波聚合技術(shù)需要重新設(shè)計如何傳輸這樣的小數(shù)據(jù)包，從而減少不必要的控制信令開銷；最后，在使用載波聚合技術(shù)的 LTEAdvanced 系統(tǒng)中，需要完全兼容 LTE 系統(tǒng)遺留下來的 UE，這就需要保留 LTE release 8 規(guī)定的一些準(zhǔn)則，比如，15 kHz 的子載波帶寬，上、下行的載波段中心位于 100 kHz 的整數(shù)倍位置等。 (a)　連續(xù)頻譜載波聚合示意圖 (b) 連續(xù)頻譜載波聚合示意圖 (c) 離散頻譜載波聚合示意圖 圖 41 載波聚合示意圖由上圖可以看出，在連續(xù)頻譜分配時，它有一下三個特點：首先，能夠簡化eNB（基站）與 UE（用戶終端）的結(jié)構(gòu)；其次，存在潛在的新應(yīng)用頻段，如 OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)18Carrier 1 Carrier 2 Carrier3 Carrier4Carrier 1 Carrier 2Component carriercase 1Carrier 1 Carrier 2Carrier 1 Carrier 2 Carrier3 Carrier4Component carriercase 2freq freq；第三，在連續(xù)頻譜分配時，只有在普通子載波間隔在整個系統(tǒng)帶寬中保持不變的情況下，裝有單個射頻接收機和單個 FFT 變換器的簡單 UE 可以實現(xiàn)。對于非對稱載波聚合而言，它是指 LTE 系統(tǒng)和 LTE A 系統(tǒng)所支持的不對稱業(yè)務(wù)（即 UL 與 DL 數(shù)量不同）時的載波聚合。另外，提議非對稱傳輸帶寬，也就是在 FDD 與 TDD 中使用非對稱子載波分配。LTE A 的系統(tǒng)在設(shè)計時，每一個子載波都對應(yīng)著一個獨立的數(shù)據(jù)流，而在子載波之間的數(shù)據(jù)流的聚合方式有兩種，即第一種是在 MAC 層聚合，第二種則是在物理層聚合。所以，方案 A 優(yōu)點總結(jié)來說，一是可以對 LTE 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行復(fù)用，使其鏈路自適應(yīng)技術(shù)使用效果更為明顯；第二則是在 HARQ 方面突出體現(xiàn)出了良好的性能，與 LTE系統(tǒng)有較好的后向兼容性，支持 LTE 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備。所以每一個載波的物理層結(jié)構(gòu)都需要重新進行設(shè)計，而這樣做則可能會影響數(shù)據(jù)流到 MAC 的時間?！≥d波聚合的方案在 3GPP 會議上，通過綜合考慮終端執(zhí)行能力和系統(tǒng)復(fù)雜度之后，決定主要就連續(xù)頻帶聚合提案進行討論，這是因為載波段頻譜連續(xù)，就使系統(tǒng)實現(xiàn)頻帶聚合相OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)21對容易，并且信令開銷與 UE 需要檢測的頻點也相對較小。但是由于每個載波單元中心頻點是否在100KHz 的信道柵是不確定的，而 聲明“ 所有頻帶的信道柵是 100KHz，也就意味著子載波段的中心頻點必須是 100KHz 的整數(shù)倍 ” 。而其他的載波段不能供它們使用。圖 46 連續(xù)頻譜載波聚合方案 B（b）　關(guān)于方案 A 方案 B 的比較對于上述兩種方案來說，各有其優(yōu)缺點，下表為兩種方案各方面的比較：OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)23表 42 方案 A、B 對比方案 B方案 A(a) (b)對 LET Release 終端的支持只在中心載波段支持在任意載波段支持在任意載波段支持LTEAdvanced 要求的信道柵需要對 LTE Release 8 修改可以直接使用LTE Release 8 的100khz 信道柵可以直接使用LTE Release 8 的100khz 信道柵總頻帶的保護帶寬沒有減少（~5%） 沒有減少（~5%） 減少（5%）子載波段間的保護帶寬沒有 沒有 如有需要，支持其他問題 每個子載波段的帶寬并不完全與LTE Release 8 中定義的一樣需要定義載波段間的插入子載波從上表對比，我們可以看出，方案 B 能夠更加有效的支持 LTE Release 8 終端，以及 LTEA 系統(tǒng)的低端用戶終端。以這兩種方案測定誤碼率曲線。因此，兩種方案對 BER 的影響基本一致。另外，方案 1 更適合支持 LTE Release 8 終端設(shè)備與 LTEA 系統(tǒng)的低端設(shè)備。OFDM 及載波聚合的設(shè)計與實現(xiàn)285　結(jié)論作為通信技術(shù)演進的推動力，追求更高的通信速率一直是通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。本文主要是對于未來 4G 通信中的帶寬擴展技術(shù)，也就是載波聚合技術(shù)的相關(guān)問題進行研究，由于 LTEAdvanced 系統(tǒng)物理層的調(diào)制技術(shù)采用的是 OFDM 系統(tǒng)，因此本文主要研究的是 OFDM 技術(shù)體系下的載波聚合技術(shù)。而通過仿真可以看出，兩種方案對于信息傳輸?shù)目煽啃杂绊懖顒e并不明顯。首先在這里，我要感謝我的畢設(shè)導(dǎo)師姜靜老師。 n=(1:N_i)39。 %f_i=fmax*[[cos(pi*n/(2*N_i1)) 1]39。[cos(pi*n/(N_i1)) 1/2]39。no