减小SC-FDMA与OFDMA系统PAPR的方法分析

为了有效减小SC-FDMA系统的高峰值平均功率比(PAPR),采用DFT扩频技术对单载波频分多址(SC-FDMA)和正交频分多址(OFDMA)上行系统的PAPR性能进行比较与仿真分析。结果表明,这里采用DFT扩频方法能有效减小SCFDMA系统PAPR,且明显优于OFDMA系统。     

SC-FDMA两种映射方式的PAPR比较分析

3G LTE系统的下行链路采用OFDMA多址接入技术,可以达到最高的频谱效率.而在上行链路采用比OFDMA峰值功率比低的SC-FDMA(单载波频分多址)接入方式.SC-FDMA是一种与OFDM系统相似的复杂度,具有峰值平均功率比(PAPR)低的单载波调制和频域均衡的技术.本文就SC-FDMA在频域实现方式中频谱分配两种映射方式(集中式和分布式)的峰值平均比进行比较分析.通过仿真结果证明,分布式频分多址(DFDMA)比集中式频分多址(LFDMA)峰值平均功率比(PAPR)低,性能更好.     

LTE系统中上行多址接入技术PAPR的研究

LTE（Long Term Evolution）系统下行链路中采用基于OFDM技术的OFDMA多址方案。但是OFDMA多址方案存在一个重大缺陷：PAPR（峰值平均功率比）过高的问题。而SC-FDMA（单载波频分多址）是一种使用单载波调制和频域均衡的技术,具有低PAPR这一显著特性。本文介绍比较了SC-FDMA和0FDMA两种多址方式,分析了LTE系统中SC-FDMA信号实现过程,并且仿真LTE系统中SC-FDMA的PAPR。仿真结果表明,随着系统带宽的增加,发射信号的PAPR越大,同时对SC-FDMA和OFDMA两种多址接入方式下的PAPR进行比较,得出SC-FDMA具有较低PAPR。     

上行链路无线传输中的SC-FDMA

SC-FDMA是一种改良的OFDMA,在未来的上行链路高速数据通信里是一种很有前途的技术,被选为LTE的上行链路传输方案。SC-FDMA本质上跟OFDMA有相似的复杂度,它的一个显著优点就是PAPR低。主要研究子载波映射对PAPR的影响。具体来说,分布式频分多址(DFDMA)比集中式频分多址(LFDMA)PAPR低;SC-FDMA要比OFDMA中的PAPR要低,性能更好。     

多路DFT扩频的低峰均比OSFBC传输方法

空频分组码（SFBC）可以为MIMO系统带来发射分集增益,而单载波频分多址（SC-FDMA）系统的发送信号具有低峰均比（PAPR）,但直接传输正交SFBC（OSFBC）会出现PAPR过大的问题。为此,本文以四发射天线为例针对OSFBC提出了一种基于DFT扩频的低PAPR传输方案,通过设置多个并行DFT单元并将得到的多组频域数据等间隔交叉排列映射到子载波上,根据频域循环移位和内插的性质使时域信号等效为多条单载波信号的叠加,PAPR与同点数SC-FDMA信号大致相当。同时,本文方案未带来误码率性能的下降,能够取得的分集增益与正交空时分组码（OSTBC）相同。      

LTE-A上行链路子载波分配及PAPR性能的研究

LTE-A系统已经成为4G最具有竞争力的候选方案。LTE-A系统中多址技术上行采用具有单载波特性的DFT-S-OFDM（包括集中式资源分配和分布式资源分配,是单载波频分多址接入方式（SC-FDMA）的频域实现形式）和OFDMA的混合技术,下行采用OFDMA技术。文章着重研究了DFT-S-OFDM的子载波分配方式,进行理论分析推导,仿真出在不同调制方式下,SC-FDMA系统和OFDMA系统的PAPR（Peak-to-AveragePowerRatio）性能,分析得出OFDMA系统较SC-FDMA系统有大的PAPR值,且随着带宽的增大而增大;SC-FDMA系统的PA-PR不但与带宽有关,而且与调制方式和子载波映射方式有关。带宽越宽,PAPR越大;QPSK调制PAPR最小;集中式映射的PAPR比分布式映射的PAPR大。     

上行多址方案性能比较和研究

在宽带无线通信系统的研究中,存在四种可行的上行多址接入方案,即单载波频分多址(SC-FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、分簇单载波频分多址(Clustered SC-FDMA)和多DFT单载波频分复用多址(Nx SC-FDMA).首先分析了这些多址方案的原理,并综合比较其在立方度量、复杂度和误码率性能三方面的性能.从比较结果来看OFDMA具有最好的误码率性能及最低的复杂度,但是其对应的立方量度值最大;而SC-FDMA的立方量度值最低却具有最大复杂度而且误码率性能也最差; Clustered SC-FDMA和Nx SC-FDMA的性能是对SC-FDMA和OFDMA 两种方案的折中设计.     

LTE上行SC-FDMA信号峰均比研究

比较了不同正交幅度调制方式下单载波频分多址接入（SC-FDMA,single Carrier Frequency Division Multiple AccesS）和正交频分多址接入（OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access）2种多址接入技术的峰均功率比（PAPR,Peak-to-AveragePowerRatio）,得出相比较OFDMA而言,SC-FDMA具有较低的PAPR,但是受调制方式影响较大。接着讨论了限幅后信号的PAPR对误差向量幅度的影响,给出了LTE上行系统选择模拟器件模数转换器／数模转换器（ADC／DAC）的指导参数。     

基于SC-FDMA系统的噪声估计算法研究

为了提高单载波频分多址接入(SC-FDMA)系统的性能,一种简单且有效的基于探测参考信号(SRS)的噪声估计算法是必要的.针对传统基于离散傅里叶变换(DFT)算法的缺陷,提出了一种改进的基于DFT的算法.另外,在该改进的基于DFT的算法的基础上,又通过增加汉宁窗进行修正,减小了高信噪比下信号能量的泄露.仿真结果表明,在低信噪比下,改进的基于DFT的算法的性能相比传统的算法性能上有4 dB的改善.但是,在高信噪比下,改进的基于DFT的算法的性能逐渐变差,而通过添加汉宁窗却能修正这一缺陷,使其性能得到至少4 dB的改善.     

一种降低SC-FDMA信号峰均比的低复杂度方法

针对已有方法复杂度过高或者需要引入额外带宽的缺点,在深入分析单载波频分多址(SC-FDMA)信号大峰值形成原因的基础上,提出了一种不需要额外带宽的简单易行的降峰均比(PAPR)方法。所提方法以引入极少数误比特为代价将造成SC-FDMA信号PAPR值高于给定数值的星座图外部星座点变换为内部星座点,使得发送信号的PAPR大大降低。在收端经过信道译码,可大大减少星座变换带来的极少数误比特。提出的方法所需计算量很低,不会增加额外的带宽开销,同时可有效地降低发送信号的PAPR。     

Equalization and Carrier Frequency Offsets Compensation for the SC-FDMA System

Recently, the Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) system has attracted the attention as an efficient alternative to the Orthogonal Division Multiple Access (OFDMA) system in the uplink communications. In this system, the Carrier Frequency Offsets (CFOs) disrupt the orthogonality between subcarriers, and give rise to Inter-Carrier Interference (ICI), and Multiple Access Interference (MAI) among users. In this paper, the impact of the CFOs on the performance of the Discrete Fourier Transform SC-FDMA (DFT-SC-FDMA) and the Discrete Cosine Transform SC-FDMA (DCT-SC-FDMA) systems is investigated. Based on the Minimum Mean Square Error (MMSE) criterion, a new low-complexity joint equalization and CFOs compensation scheme is proposed. It is refered to as the MMSE scheme. The MMSE weights of the proposed scheme are derived taking into account the MAI and the noise. Furthermore, a hybrid scheme comprising the proposed MMSE scheme and a Parallel Interference Cancellation (PIC) stage is also suggested and investigated to further enhance the performance of interleaved subcarriers mapping systems. From the obtained simulation results, it is clear that CFOs disrupt the orthogonality between the subcarriers in SC-FDMA systems and degrade the Bit Error Rate (BER) performance. The proposed compensation schemes are able to enhance the system performance, even in the presence of the estimation errors.     

PAPR Reduction in Single Carrier FDMA Uplink by Pulse Shaping Using a β-α Filter

A novel pulse shaping filter satisfying the Nyquist-I criterion was derived and implemented to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) over a Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme. The new filter reduces the PAPR, while maintaining the same excess bandwidth and the zero intersymbol interference condition. The novel filter contains a new design parameter β to minimize PAPR, which is independent from the roll-off factor α. The minimum PAPR of the SC-FDMA scheme is linked to the value given to the parameter β for a specific roll-off factor α. Several simulations showed that PAPR is reduced greatly compared to that of the raised cosine filter, which is widely used in wireless communications. The performance of the proposed pulse shaping filter, regarding PAPR, is also compared with those of other conventional filters, demonstrating that the new filter has a superior performance.     

基于SC-SFBC系统的载波频偏补偿

单载波频分多址( SC-FDMA)系统由于其低峰均比特性,广泛受到人们的关注.为了有效的增加发射分集但又不破坏其低峰均比特性,一种新型的空频编码方案即单载波空频块编码( SC-SFBC)被发现.针对单载波空频块编码系统中,发射机与接收机之间存在载波频偏( CFO)降低链路传输可靠性问题,建立接收信号模型,提出一种迭代载波频偏补偿方法.提出的算法通过分离子载波间干扰( ICI)并迭代消除,同时每个子载波独立进行频偏补偿与均衡,降低算法复杂度.仿真结果表明这种算法能显著提高存在载波频偏时的SC-SFBC系统性能.     

基于CDMA-TDMA结合的室内超声波定位方法

采用码分多址(CDMA)方式进行室内超声波定位,其相关运算量较大。针对这一问题,该文提出了基于码分多址-时分多址(CDMA-TDMA)结合的室内超声波定位方法。通过TDMA技术分时段发射经过CDMA编码后的超声波信号,利用到达时间差(TDOA)测距算法计算出未知目标的位置。采用MATLAB进行仿真,仿真试验中对4个信标分两个时间段发送的超声波信号进行发射与接收。结果表明,基于CDMA-TDMA结合的室内超声波定位方法能有效识别出信标节点,同时降低超声波CDMA定位方法中相关运算的计算量。     

Discrete Sine and Cosine Transforms in Single Carrier Modulation Systems

In the DFT-based single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) modulation system, the discrete Fourier transform (DFT) is usually exploited to divide the frequency channel. In this paper, we propose to use discrete sine/cosine transforms in place of the DFT for SC-FDMA. Eight SC-FDMA systems based on various DST/DCT types are studied. The bit error rate (BER) and the peak to average power ratio (PAPR) are used to evaluate performance of these eight DST/DCT-based SC-FDMA systems in comparison with the conventional DFT-based SC-FDMA system in an AWGN environment. Simulation results show that the DST/DCT-based SC-FDMA systems with the use of localized FDMA scheme can provide better BER performance and yet keep the same PAPR performance as compared to the DFT-based SC-FDMA system.     

基于OQAM-OFDM的NOMA通信系统设计

针对传统基于正交频分复用（OFDM）调制波形的非正交多址接入（NOMA）通信系统存在的旁瓣衰减较慢问题,提出了一种基于交错正交幅度调制的正交频分复用（OQAM-OFDM）波形的NOMA系统设计方案。所提设计方法通过在典型NOMA系统设计中加入OQAM预调制和滤波器组滤波等处理,有效加快旁瓣衰减,实现了较好的频域聚焦性能。仿真结果表明,提出的设计方法不仅有效提高了系统的频谱利用率,而且在抵抗多径干扰时误码率有所降低。虽然重点研究了通信下行链路,但是所得结论同样适用于上行链路。     

基于MIMO通信的OFDM／SC～FDE码分多址接人技术研究

为有效克服正交频分复用（OFDM）系统存在的不足,提高系统性能,将OFDM技术及单载波频域均衡（SC—FDE）技术分别与码分多址接入（CDMA）技术相结合,并在多输入多输出（MIMO）空间复用技术的高速率通信基础上,研究了相应的两种基带系统结构,讨论了系统所用的频域均衡算法及系数,最后给出性能仿真结果。结果表明,MIMO—SC—FDE—CDMA技术相结合能够更有效地提高系统性能,降低用户间干扰,有着良好的应用前景。     

Peak power reduction scheme base on transform kernel scrambling for OFDM systems

This work presents a novel transform kernel scrambling (TKS) scheme for reducing the peak-to-average transmitter power ratio (PAPR) for Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbols. This scrambling scheme suppresses the peak envelope power of OFDM signals due to de-correlation among the original QAM constellation in multiple OFDM symbols via transformation. The performance of the reduction of PAPR for OFDM signals with various unitary transform kernels is also evaluated. Since specific unitary transform kernels in TKS processing block is only used for scrambling, no side information is required. For the ease of presentation, the system performance has been demonstrated by a computer simulation. Simulation results confirm the superiority of the proposed scheme in the PAPR reduction.