内容发布更新时间 : 2024/12/26 4:06:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

的浪费。OFDMA技术中各个用户所使用的子载波也并不一定连续，而是允许以子载波为单位任意分配，因而具有比FDMA更高的灵活性大大提高了频带利用率，这在频谱资源日益紧张的今天显得尤为重要。

在OFDMA中，下行链路是指由基站到各个接收端的无线链路，这是一个一对多的多用户链路，系统模型如图7所示。即下行链路是一个广播信道，其实现方式如同广播信道中的OFDM发射机与接收机的原理机制。

图7 OFDMA下行链路系统模型

4.2 OFDMA的发射机和接收机

在任意OFDMA系统中，发射机采用的都是窄带互相正交的子载波。在LTE中，无论传输总带宽是多少，典型的子载波间隔均为15kHz。不同的子载波保持正交，因为在一个子载波的采样时刻，其他子载波为零值。OFDMA系统的发射机使用IFFT块来生成信号。数据源通过串/并转换到达IFFT模块。IFFT模块的输入与代表特定子载波（或时域信号的特定频率分量）的输入相对应，且该输入的调制与其他子载波相互独立。IFFT模块后是循环扩展（循环前缀）模块，如 图8所示。

图8 OFDMA发射机和接收机

添加循环扩展的动机是避免符号间干扰。当发射机添加的一个循环扩展要长于信道冲激响应时，接收机就会忽略（移除）这个循环扩展，因而可以消除前一个符号的影响。循环前缀的添加可以通过拷贝符号末端部分内容，并将其添加到符号的起始部分来完成，如图9所示。循环扩展在使用时，最好是仅作为传输过程（保护间隔）中的一次暂停，使得OFDM符号看起来像是周期性进行传输的。假定循环扩展足够长，当OFDMA符号由循环扩展的存在而显现出周期性传输特征时，信道的影响就等于乘以一个标量。信号的周期性特征也考虑到离散傅立叶频谱需要支持在接收端和发送端分别支持离散傅立叶变换（DFT）和反向离散傅立叶变换（IDFT）。

图9 OFDM符号保护间隔的生成

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SC-FDMA

5.1 SC-FDMA的原理

SC-FDMA 是在 OFDMA 的基础上，增加了一个 DFT/IDFT 模块，因此 SC-FDMA 也称为 DFT-S-OFDM。SC-FDMA 与 OFDMA 的发射和接收框架如图 10所示，其中a0,a1,...,aM表示M个不同的调制器传输的比特数，而x0,x1,...,xM表示N 点IFFT 的M 路输入。从图7可知，首先在OFDMA 前端经过S → P 转换，将时域信号独立地分配到多个子载波上，而 SC-FDMA 经过 DFT 将时域信号变换到 UE 当前占用的全部发射频带上，所以 SC-FDMA 本质上是一种宽带技术。这样就避免OFDM高PAPR 问题，降低了 UE 成本和电池寿命，但频谱利用率比OFDM 稍低。其次，OFDMA 直接通过 IDFT 变换实现多个子载波调制，各个子载波叠加后并行输出，而SC-FDMA通过一个DFT-IDFT 变换对，使IDFT 变换后的输出为输入符号或是输入符号的加权叠加，使SC-FDMA 具有单载波独有的低PAPR 特性。当子载波均匀映射在系统子载波上时，SC-FDMA 具有和输入信号完全一样的 PAPR。

图10 OFDMA发射机和接收机

5.2 SC-FDMA的发射机和接收机

频域信号生成过程如图11 所示，与具有常规 QAM调制器的时域信号生成过程相比，它增加了良好的OFDMA 频谱波形特性。这样，与下行链路 OFDMA 原理相似，不同用户之间不再需要保护频段。与 OFDMA系统中的情形类似，SC-FDMA 也需要周期性地在传输过程中添加循环前缀（由于 SC-FDMA 时域中的符号速率比 OFDMA 高，因而不需要在每个符号后添加循环前缀），以避免符号间干扰，简化接收机设计。循环前缀能够防止符号块之间的符号间干扰，但在循环前缀之间仍存在着符号间干扰，因而接收机仍需要处理符号间干扰。对于符号块来说，接收机通过启动均衡器，直到能够防止符号间干扰深度传播的循环 前缀。

图11 具有频域信号生成功能的SC-FDMA发射机和接收机