【文章內(nèi)容簡介】 取值在采樣周期的采樣點上。這樣一來的話，除了0以外的其他抽樣點都為零，消除了碼間干擾。但是迫零均衡帶來一個問題就是會放大噪聲，尤其在信道響應(yīng)的零點。②最小均方誤差均衡它的基本思想是使得均衡器的期望輸出值與實際輸出值之間的誤差最小化。③非線性均衡技術(shù)當線性的均衡技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求時，則使用這類均衡技術(shù)。非線性均衡器能夠彌補失真頻譜，對周圍的失真頻段進行修復(fù)，獲得一定的增益。通常有判決均衡，最大似然符號檢測均衡以及最大似然估值均衡。第四節(jié) SCFDE的幀結(jié)構(gòu)根據(jù)保護間隔的不同，SCFDE的幀結(jié)構(gòu)可以劃分為幾種不同的格式，在保護間隔的劃分上一般分為循環(huán)前綴（CP）與零填充兩種。CP在之前已經(jīng)介紹過來，這里不再贅述，零填充顧名思義就是在兩個符號間直接填充零以達到消除ISI的目的。在實際的運用當中，一般采用CP的方式[13]。在Hyung G. Myung的論文中，我們可以發(fā)現(xiàn)，在SCFDE系統(tǒng)中，用了一種特殊字段來表示CP，那就是獨享字段（Unique Word，簡稱UW）。UW這個特殊字段與CP又有什么不同，：①UW是獨享字段，如果數(shù)據(jù)幀不同，那么UW也不一樣；②去掉UW的過程在均衡之后，而CP的處理是在接收端均衡之前。 SCFDE中采用CP和UW保護間隔的SCFDE幀結(jié)構(gòu)，UW與CP的都是為了保護間隔的作用，都是循環(huán)前綴。而它們的不同之處在于，UW是提前設(shè)置好的數(shù)據(jù)塊，每個SCFDE的UW是一樣的；CP則是復(fù)制數(shù)據(jù)的一部分形成循環(huán)結(jié)構(gòu)，因此CP的數(shù)據(jù)塊是不同的。第五節(jié) 本章小結(jié)本章主要論述了SCFDMA的基礎(chǔ)技術(shù)OFDM與SCFDE技術(shù)，分別研究了SCFDE與OFDM系統(tǒng)，分析了二者的對偶性，以及OFDM的參數(shù)設(shè)置。之后介紹了均衡技術(shù)，最后介紹了SCFDE的幀結(jié)構(gòu)。第3章 單載波頻分多址（SCFDMA）技術(shù)第一節(jié) PUSCH信道的簡單介紹一、LTE上下行信道的簡單介紹首先介紹LTE信道分為上下兩種信道，其功能種類分類如下表[14]（）所示： LTE上行下行信道類別名稱承載的功能上行信道PUCCH物理上行控制信道承載上行控制信息。PUSCH物理上行共享信道承載上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，上行參考信號與上行控制信息。PARCH物理隨機接入信道RRC的建立。下行信道PDSCH物理下行共享信道承載非多播單頻網(wǎng)（MBSFN）模式下的下行數(shù)據(jù)。PSCH物理廣播信道傳輸系統(tǒng)信息塊。PDCCH物理下行控制信道承載調(diào)度以及下行控制信息。PCFICH物理控制格式指示信道其攜帶的信息的意義在于表征PDCCH的OFDM符號數(shù)。PHICH物理HAPQ指示信道承載eNode B對上行發(fā)射信號做出的NACK/ACK反饋信息。PMCH物理多播信道承載MBSFN模式下的下行數(shù)據(jù)。其中PUSCH（Physical Uplink Shared Chanel，即物理上行共享信道）是LTE物理信道層的共享信道，是LTE物理層最重要同時也是最復(fù)雜信道。它的作用如上表所示就是承載各類的信息，例如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，多種上行控制信息以及參考信號。在PUSCH信道，承載的數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)信息，參考信號，控制信息三種信息，UE之間通過頻分的方式進行調(diào)度。二、PUSCH的產(chǎn)生框圖PUSCH基帶的發(fā)送的步驟（LTE空中接口技術(shù)與性能 106頁）如下：1．加擾假設(shè)待傳輸?shù)男盘栐獢?shù)據(jù)塊為，其中為PUSCH的一個子幀的發(fā)送比特數(shù)。調(diào)制之前對數(shù)據(jù)塊進行加擾，得到的數(shù)據(jù)塊為，其中的變換公式為：。2．調(diào)制之后對加擾后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制，常用的調(diào)制方式主要有QPSK，16QAM，64QAM這三種調(diào)試方式；加擾得到了數(shù)據(jù)塊 ，在對其進行調(diào)制，從而得到復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)塊。3．預(yù)編碼進行DFT變換，產(chǎn)生復(fù)數(shù)調(diào)試符號：DFT預(yù)編碼變換，復(fù)值符號（為一個子幀內(nèi)的PUSCH的調(diào)制后的符號數(shù)）被分割為（分配給本子幀PUSCH信道的上行子載波數(shù)）個集合，每一個對應(yīng)于一個SCFDMA符號的數(shù)據(jù)量。DFT預(yù)編碼是對每一個SCFDMA信號進行DFT編碼，得到頻域信號，調(diào)制到分配的各個子載波后再進行IDFT變換到時域。這種編碼方式既不影響UE間正交頻分，又能減少峰均比，提高PA特性，可謂一舉多得。DFT的具體映射方式為： （31）4．映射每一個SCFDMA的頻域符號，都對應(yīng)個子載波，也就是說上式的就是SCFDMA信號的DFT預(yù)編碼的結(jié)果。在預(yù)編碼過程中，SCFDMA的每個符號一共次變換，從而得到一組復(fù)數(shù)符號：。 ①進行映射，將復(fù)數(shù)符號映射到RE（資源單位）上：將得到的復(fù)數(shù)符號乘以幅度增益因子，即；以起始映射到PUSCH所占的資源塊上。②針對每個不同天線端口，產(chǎn)生時域上復(fù)數(shù)SCFDMA信號。具體的流程圖如下圖（圖31）所示： LTE上行鏈路PUSCH產(chǎn)生框圖三、PUSCH發(fā)送端的流程PUSCH的流程分為接收端與發(fā)送端兩部分，其中發(fā)送端是在UE中進行的，而接收端則是在eNode B進行的，鑒于本文的重點是SCFDMA技術(shù)，所以在討論PUSCH流程時，僅僅對PUSCH發(fā)送端流程做簡易的解釋，對于PUSCH接受端的流程，本文不予以討論。，從圖中可以看出PUSCH的復(fù)雜度，其在之前也有說提及。 PUSCH發(fā)送端的處理流程其中“沒有ULSCH數(shù)據(jù)”表示沒有ULSCH數(shù)據(jù)要走的路徑，“ULSCH數(shù)據(jù)”表示的是ULSCH數(shù)據(jù)要走的流程。第二節(jié) SCFDMA的基本原理在前言已經(jīng)提及，SCFDMA技術(shù)作為LTE上行鏈路方案的種種優(yōu)點主要體現(xiàn)在SCFDMA技術(shù)具有較好的PAPR性能，在終端發(fā)射功率有限的情況下，能夠具有更低的PAPR值，這樣就可以盡可能地節(jié)約了移動終端的功耗以及設(shè)計的復(fù)雜程度。在終端的功能的復(fù)雜與對待機時間增長的渴求下，單載波技術(shù)迎合了這種趨勢。LTE要求在高傳輸速率的條件下依然具有良好地PAPR性能，而SCFDMA技術(shù)就能夠很好地滿足這種要求，這就是上行多址技術(shù)采用SCFDMA的原因所在。高傳輸速率意味著，較低的信號周期，而由于傳輸過程會經(jīng)歷一個很長的時間散射信道，會造成很大的碼間干擾。這就使得SCFDMA的頻域均衡變得很復(fù)雜，第二章已經(jīng)介紹了兩種技術(shù)，它們就是OFDM與SCFDE技術(shù)，這兩種技術(shù)可以作為解決待選方案。取其長補其短，出于這種哲學(xué)思想的考慮，單載波技術(shù)結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點，采用OFDM技術(shù)能夠很好地抵御多徑效應(yīng)帶來的碼間干擾，吸取單載波頻域均衡技術(shù)則能夠很好地降低PAPR值以及降低發(fā)送端功率與設(shè)計復(fù)雜度[13]。單載波頻分復(fù)用系統(tǒng)相對于OFDM系統(tǒng)增加了DFT預(yù)編碼模塊，一般可以認為單載波技術(shù)是基于DFT的OFDMA技術(shù)。 SCFDMA與OFDMA多址方式的發(fā)射機與接收機框架圖，單載波系統(tǒng)中相比于OFDMA系統(tǒng)多了DFT預(yù)編碼模塊，添加DFT預(yù)編碼模塊的原因在于：①DFT預(yù)編碼還原了信號的包絡(luò)，可以在很大程度上解決OFDM系統(tǒng)帶來的較高的PAPR值的問題；②另外在于M點的載波調(diào)制，DFT預(yù)編碼的過程起到了擴頻的作用。由于DFT預(yù)編碼的加入使得，單載波系統(tǒng)獲得了內(nèi)置的分集，并能夠很好地保障了單個子載波的丟失不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的信息的丟失。 SCFDMA發(fā)射信號產(chǎn)生流程SCFDMA發(fā)射信號的產(chǎn)生流程圖。圖中的k表示了第k個用戶，Q表示每個用戶數(shù)據(jù)塊的符號數(shù)，每個符號都可以表示為，總的子載波數(shù)目為N。由上圖可知，單載波的一般結(jié)構(gòu)流程為：經(jīng)過信道編碼調(diào)制，得到的信號進行串/并轉(zhuǎn)換，進行DFT預(yù)編碼變換，得到數(shù)據(jù)塊進行IFFT變換，插入CP循環(huán)前綴，再次經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換，得到DFTOFDMA信號，也就是我們期望的SCFDMA信號。第三節(jié) 子載波映射方式單載波頻分多址系統(tǒng)，在頻域的子載波映射有兩種[15]：一種是分布式子載波映射；另外一種是集中子載波映射。 分布式與集中映射方式在分布式的映射方式中，M個調(diào)制符號被映射到整個信道的帶寬內(nèi)，而對于集中映射方式，M個調(diào)制符號被映射到相鄰的子載波處。沒有賦值的子載波均為零。采用分布式子載波映射的SCFDMA，稱為DFDMA（分布式頻分多址）；采用集中子載波映射的SCFDMA，稱為LFDMA（集中式頻分多址）。對于DFDMA系統(tǒng)則存在一種特殊情況，那就是當調(diào)制的符號數(shù)為M，而子載波的數(shù)目為N（NM），擴展因子為Q，若果N等于Q乘以M時，這樣的分布式子載波映射稱為交織子載波映射，而這樣的SCFDMA子載波映射稱為IFDMA。，其中表示星座映射后的調(diào)制符號，其經(jīng)過M點的傅里葉變換輸出M個頻域符號，再經(jīng)過子載波映射后抽樣輸出N個符號，再經(jīng)過逆傅里葉變換得到N個時域傳輸符號。 SCFDMA子載波映射（調(diào)制符號數(shù)為4，子載波數(shù)為12，擴展因子為3）由上圖可知，調(diào)制的符號數(shù)為4，子載波數(shù)為12，擴展因子為12除以4等于3。其中IFDMA占用了子載波的第1，4，7，10位，DFDMA占用了子載波的第1，3，5，7位，而LFDMA占用了子載波最開始的連續(xù)四位。第四節(jié) SCFDMA的幀結(jié)構(gòu)回顧第二章，發(fā)現(xiàn)之前介紹過SCFDE的幀結(jié)構(gòu)，之所以要定義幀結(jié)構(gòu)是因為：幀結(jié)構(gòu)是整個空中接口設(shè)計的基礎(chǔ)，同樣其也是研究系統(tǒng)最基本的傳輸時序。幾乎所有的資源分配，物理過程設(shè)計以及參數(shù)的設(shè)定都離不開幀結(jié)構(gòu)。3GPP對LTE系統(tǒng)物理層技術(shù)的研究主要針對的是TDD（Time Division Duplex，即時分雙工）與FDD（ Frequency Division Duplex，即頻分雙工）兩種雙工方式。由TR 3GPP中規(guī)定SCFDMA一幀為10ms，由20個子幀組成。一、FDD LTE上行幀結(jié)構(gòu)FDD LTE上下行均采用等長時隙幀結(jié)構(gòu)，可以看出LTE系統(tǒng)沿用了UMTS，系統(tǒng)采用的長度為10ms[16]。對時隙的劃分上，LTE采用了很小的發(fā)送時間間隔，這樣做的目的在于，提高數(shù)據(jù)傳輸時延的性能。而最小的發(fā)送時間間隔為子幀的長度，這樣就要求子幀的長度必須較小。雖然較小子幀長度可以支持非常靈活的調(diào)度與很小的傳輸時延，但是卻帶來了過大的信令開銷，會導(dǎo)致系統(tǒng)的頻譜效率下降。最終確定，子幀的長度為1ms，一個子幀包含兩個等長的時隙，一個無線幀包含了10個子幀，20個時隙。FDD LTE的上行幀結(jié)構(gòu)在時隙上完全和下行相同，在時隙內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，傷心啊行也基本一致，唯一的不同之處在于，一個時隙包含七個或者六個DFTSOFDM塊，而不是OFDM符號。 FDD LTE的上行幀結(jié)構(gòu)LTE TDD幀結(jié)構(gòu)是基于TDSCDMA修改的，保留了TDSCDMA的三個特殊時隙，LTE幀結(jié)構(gòu)全部采用1ms的子幀。3GPP LTE 上下行傳輸均采用FDD模式。二、SCFDMA幀結(jié)構(gòu) SCFDMA的幀結(jié)構(gòu)在時域中，（LTE上行鏈路SCFDMA仿真研究_陳飛）。每一個無線幀的長度為10ms，包含20個時隙，可見時域中，單載波的無線幀與子幀結(jié)構(gòu)與FDD LTE的幀結(jié)構(gòu)保持了一致，但是也有一些不同之處，F(xiàn)DD模式下，上下行的傳輸在頻域上式分開進行的。由上圖可以看出，一個SCFDMA時隙中包含6個LB（Long Block，即長塊）與2個SB（Short Block，即短塊）。其中SB用來傳輸參考信號，也就是我們常說的導(dǎo)頻信號，LB用來傳輸數(shù)據(jù)與信令。在長度上，一個LB等于兩個SB，一個LB的長度等于一個SCFDMA、符號的長度；同時SB符號的子載波間隔是SCFDMA符號的兩倍。，給出了相應(yīng)的LTE上行SCFDMA系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，[20]。 3GPP LTE傳輸方案規(guī)定的上行SCFDMA參數(shù)帶寬（MHz）時隙長度（ms）長符號的規(guī)格（/占據(jù)子載波數(shù)/采樣點數(shù)）短符號的規(guī)格（/占據(jù)子載波數(shù)/采樣點數(shù)）循環(huán)前綴所占的時隙（首個CP長度，其它CP長度）（s/采樣點數(shù)）20()7，（）115()7，（）110()7，（）15()7，（）1()7，（）1()7，（）1第五節(jié) 集中式與分布式子載波映射的性能比較在此之前已經(jīng)詳細介紹了SCFDMA的基本子載波映射方式，有集中式與分布式兩種，本節(jié)將針對這兩種子載波映射方式進行仿真，其中集中式映射以LFDMA為代表；分布式以IFDMA為代表。由于此前已經(jīng)介紹過了LFDMA與IFDMA兩種技術(shù)了，所以不再贅述。系統(tǒng)帶寬5MHzFFT長度16一個數(shù)據(jù)塊包含的SCFDMA符號個數(shù)16子載波帶寬5MHz/512IFFT長度512CP長度20調(diào)制方式QPSK信道模型理想信道/行人信道/行車信道均衡算法ZF/MMSE根據(jù)參數(shù)的設(shè)置，首先生產(chǎn)基帶QPSK信元，進行16點DFT預(yù)編碼，轉(zhuǎn)化成頻域符號；對頻域符號進行子載波映射，其中包括IFDMA與LFDMA映射；對得到的符號進行512點的IFFT變換，之后加入循環(huán)前綴CP；進入多徑信道濾波并加噪，信道模型包括：理想信道，行人信道，行車信道這三種；對接受到的含有噪聲的信息進行去CP變換；之后進行512點的FFT變換；之后進行子載波解映射；分別對符號進行LFDMA與IFDMA均衡；進行16點IDFT解預(yù)編碼操作，對最終的信息進行檢測，得到信息，并對比前后發(fā)送與接收信息，得出誤碼率。其中循環(huán)多個接收機的信噪比，得到信噪比與誤碼率之間的參數(shù)關(guān)系。由于每次SCFDMA系統(tǒng)的仿真需要很長時間，所以在運行后保存所有的數(shù)據(jù)塊，以便繪圖方便。，SCFDMA系統(tǒng)采用IFDMA與LFDMA子載波映射方式下在不同的均衡方式條件下的誤碼性能仿真圖?？梢钥闯鲈诶硐胄诺老?，ZF均衡的性能無論是IFDMA還是LFDMA的性能都要好于MMSE均衡，但是同時要看出在理想信道的條件下