【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取值在采樣周期的采樣點(diǎn)上。這樣一來(lái)的話，除了0以外的其他抽樣點(diǎn)都為零，消除了碼間干擾。但是迫零均衡帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題就是會(huì)放大噪聲，尤其在信道響應(yīng)的零點(diǎn)。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(shí)際輸出值之間的誤差最小化。③非線性均衡技術(shù)當(dāng)線性的均衡技術(shù)已經(jīng)不能滿足需求時(shí)，則使用這類均衡技術(shù)。非線性均衡器能夠彌補(bǔ)失真頻譜，對(duì)周圍的失真頻段進(jìn)行修復(fù)，獲得一定的增益。通常有判決均衡，最大似然符號(hào)檢測(cè)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(hù)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(hù)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(guò)來(lái)，這里不再贅述，零填充顧名思義就是在兩個(gè)符號(hào)間直接填充零以達(dá)到消除ISI的目的。在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)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(lái)表示CP，那就是獨(dú)享字段（Unique Word，簡(jiǎn)稱UW）。UW這個(gè)特殊字段與CP又有什么不同，：①UW是獨(dú)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(guò)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(hù)間隔的SCFDE幀結(jié)構(gòu)，UW與CP的都是為了保護(hù)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(gè)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(duì)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(jiǎn)單介紹一、LTE上下行信道的簡(jiǎn)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(hào)與上行控制信息。PARCH物理隨機(jī)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(hào)數(shù)。PHICH物理HAPQ指示信道承載eNode B對(duì)上行發(fā)射信號(hào)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(shí)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(hào)。在PUSCH信道，承載的數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)信息，參考信號(hào)，控制信息三種信息，UE之間通過(guò)頻分的方式進(jìn)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(yè)）如下：1．加擾假設(shè)待傳輸?shù)男盘?hào)元數(shù)據(jù)塊為，其中為PUSCH的一個(gè)子幀的發(fā)送比特?cái)?shù)。調(diào)制之前對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)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(duì)加擾后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)其進(jìn)行調(diào)制，從而得到復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)塊。3．預(yù)編碼進(jìn)行DFT變換，產(chǎn)生復(fù)數(shù)調(diào)試符號(hào)：DFT預(yù)編碼變換，復(fù)值符號(hào)（為一個(gè)子幀內(nèi)的PUSCH的調(diào)制后的符號(hào)數(shù)）被分割為（分配給本子幀PUSCH信道的上行子載波數(shù)）個(gè)集合，每一個(gè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)SCFDMA符號(hào)的數(shù)據(jù)量。DFT預(yù)編碼是對(duì)每一個(gè)SCFDMA信號(hào)進(jìn)行DFT編碼，得到頻域信號(hào)，調(diào)制到分配的各個(gè)子載波后再進(jìn)行IDFT變換到時(shí)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(gè)SCFDMA的頻域符號(hào)，都對(duì)應(yīng)個(gè)子載波，也就是說(shuō)上式的就是SCFDMA信號(hào)的DFT預(yù)編碼的結(jié)果。在預(yù)編碼過(guò)程中，SCFDMA的每個(gè)符號(hào)一共次變換，從而得到一組復(fù)數(shù)符號(hào)：。 ①進(jìn)行映射，將復(fù)數(shù)符號(hào)映射到RE（資源單位）上：將得到的復(fù)數(shù)符號(hào)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(duì)每個(gè)不同天線端口，產(chǎn)生時(shí)域上復(fù)數(shù)SCFDMA信號(hào)。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(jìn)行的，而接收端則是在eNode B進(jìn)行的，鑒于本文的重點(diǎn)是SCFDMA技術(shù)，所以在討論P(yáng)USCH流程時(shí)，僅僅對(duì)PUSCH發(fā)送端流程做簡(jiǎn)易的解釋，對(duì)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(shuō)提及。 PUSCH發(fā)送端的處理流程其中“沒(méi)有ULSCH數(shù)據(jù)”表示沒(méi)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L(zhǎng)TE上行鏈路方案的種種優(yōu)點(diǎn)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(dòng)終端的功耗以及設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。在終端的功能的復(fù)雜與對(duì)待機(jī)時(shí)間增長(zhǎng)的渴求下，單載波技術(shù)迎合了這種趨勢(shì)。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(hào)周期，而由于傳輸過(guò)程會(huì)經(jīng)歷一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間散射信道，會(huì)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(zhǎng)補(bǔ)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(diǎn)，采用OFDM技術(shù)能夠很好地抵御多徑效應(yīng)帶來(lái)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(jì)復(fù)雜度[13]。單載波頻分復(fù)用系統(tǒng)相對(duì)于OFDM系統(tǒng)增加了DFT預(yù)編碼模塊，一般可以認(rèn)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(jī)與接收機(jī)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(hào)的包絡(luò)，可以在很大程度上解決OFDM系統(tǒng)帶來(lái)的較高的PAPR值的問(wèn)題；②另外在于M點(diǎn)的載波調(diào)制，DFT預(yù)編碼的過(guò)程起到了擴(kuò)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(gè)子載波的丟失不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的信息的丟失。 SCFDMA發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生流程SCFDMA發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生流程圖。圖中的k表示了第k個(gè)用戶，Q表示每個(gè)用戶數(shù)據(jù)塊的符號(hào)數(shù)，每個(gè)符號(hào)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(guò)信道編碼調(diào)制，得到的信號(hào)進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換，進(jìn)行DFT預(yù)編碼變換，得到數(shù)據(jù)塊進(jìn)行IFFT變換，插入CP循環(huán)前綴，再次經(jīng)過(guò)并/串轉(zhuǎn)換，得到DFTOFDMA信號(hào)，也就是我們期望的SCFDMA信號(hào)。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(gè)調(diào)制符號(hào)被映射到整個(gè)信道的帶寬內(nèi)，而對(duì)于集中映射方式，M個(gè)調(diào)制符號(hào)被映射到相鄰的子載波處。沒(méi)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L(zhǎng)FDMA（集中式頻分多址）。對(duì)于DFDMA系統(tǒng)則存在一種特殊情況，那就是當(dāng)調(diào)制的符號(hào)數(shù)為M，而子載波的數(shù)目為N（NM），擴(kuò)展因子為Q，若果N等于Q乘以M時(shí)，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(hào)，其經(jīng)過(guò)M點(diǎn)的傅里葉變換輸出M個(gè)頻域符號(hào)，再經(jīng)過(guò)子載波映射后抽樣輸出N個(gè)符號(hào)，再經(jīng)過(guò)逆傅里葉變換得到N個(gè)時(shí)域傳輸符號(hào)。 SCFDMA子載波映射（調(diào)制符號(hào)數(shù)為4，子載波數(shù)為12，擴(kuò)展因子為3）由上圖可知，調(diào)制的符號(hào)數(shù)為4，子載波數(shù)為12，擴(kuò)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(guò)SCFDE的幀結(jié)構(gòu)，之所以要定義幀結(jié)構(gòu)是因?yàn)椋簬Y(jié)構(gòu)是整個(gè)空中接口設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同樣其也是研究系統(tǒng)最基本的傳輸時(shí)序。幾乎所有的資源分配，物理過(guò)程設(shè)計(jì)以及參數(shù)的設(shè)定都離不開幀結(jié)構(gòu)。3GPP對(duì)LTE系統(tǒng)物理層技術(shù)的研究主要針對(duì)的是TDD（Time Division Duplex，即時(shí)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(gè)子幀組成。一、FDD LTE上行幀結(jié)構(gòu)FDD LTE上下行均采用等長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)度為10ms[16]。對(duì)時(shí)隙的劃分上，LTE采用了很小的發(fā)送時(shí)間間隔，這樣做的目的在于，提高數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延的性能。而最小的發(fā)送時(shí)間間隔為子幀的長(zhǎng)度，這樣就要求子幀的長(zhǎng)度必須較小。雖然較小子幀長(zhǎng)度可以支持非常靈活的調(diào)度與很小的傳輸時(shí)延，但是卻帶來(lái)了過(guò)大的信令開銷，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的頻譜效率下降。最終確定，子幀的長(zhǎng)度為1ms，一個(gè)子幀包含兩個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙，一個(gè)無(wú)線幀包含了10個(gè)子幀，20個(gè)時(shí)隙。FDD LTE的上行幀結(jié)構(gòu)在時(shí)隙上完全和下行相同，在時(shí)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(gè)時(shí)隙包含七個(gè)或者六個(gè)DFTSOFDM塊，而不是OFDM符號(hào)。 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(gè)特殊時(shí)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(shí)域中，（LTE上行鏈路SCFDMA仿真研究_陳飛）。每一個(gè)無(wú)線幀的長(zhǎng)度為10ms，包含20個(gè)時(shí)隙，可見(jiàn)時(shí)域中，單載波的無(wú)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(jìn)行的。由上圖可以看出，一個(gè)SCFDMA時(shí)隙中包含6個(gè)LB（Long Block，即長(zhǎng)塊）與2個(gè)SB（Short Block，即短塊）。其中SB用來(lái)傳輸參考信號(hào)，也就是我們常說(shuō)的導(dǎo)頻信號(hào)，LB用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)與信令。在長(zhǎng)度上，一個(gè)LB等于兩個(gè)SB，一個(gè)LB的長(zhǎng)度等于一個(gè)SCFDMA、符號(hào)的長(zhǎng)度；同時(shí)SB符號(hào)的子載波間隔是SCFDMA符號(hào)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(shí)隙長(zhǎng)度（ms）長(zhǎng)符號(hào)的規(guī)格（/占據(jù)子載波數(shù)/采樣點(diǎn)數(shù)）短符號(hào)的規(guī)格（/占據(jù)子載波數(shù)/采樣點(diǎn)數(shù)）循環(huán)前綴所占的時(shí)隙（首個(gè)CP長(zhǎng)度，其它CP長(zhǎng)度）（s/采樣點(diǎn)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(xì)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(duì)這兩種子載波映射方式進(jìn)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(guò)了LFDMA與IFDMA兩種技術(shù)了，所以不再贅述。系統(tǒng)帶寬5MHzFFT長(zhǎng)度16一個(gè)數(shù)據(jù)塊包含的SCFDMA符號(hào)個(gè)數(shù)16子載波帶寬5MHz/512IFFT長(zhǎng)度512CP長(zhǎng)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(jìn)行16點(diǎn)DFT預(yù)編碼，轉(zhuǎn)化成頻域符號(hào)；對(duì)頻域符號(hào)進(jìn)行子載波映射，其中包括IFDMA與LFDMA映射；對(duì)得到的符號(hào)進(jìn)行512點(diǎn)的IFFT變換，之后加入循環(huán)前綴CP；進(jìn)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(duì)接受到的含有噪聲的信息進(jìn)行去CP變換；之后進(jìn)行512點(diǎn)的FFT變換；之后進(jìn)行子載波解映射；分別對(duì)符號(hào)進(jìn)行LFDMA與IFDMA均衡；進(jìn)行16點(diǎn)IDFT解預(yù)編碼操作，對(duì)最終的信息進(jìn)行檢測(cè)，得到信息，并對(duì)比前后發(fā)送與接收信息，得出誤碼率。其中循環(huán)多個(gè)接收機(jī)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(zhǎng)時(shí)間，所以在運(yùn)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拢琙F均衡的性能無(wú)論是IFDMA還是LFDMA的性能都要好于MMSE均衡，但是同時(shí)要看出在理想信道的條件下