基于DFT扩频的广义多载波频分多址上行链路传输方案——DFT-S-GMC

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2006.06.002

摘要/Abstract

摘要：

针对宽带移动通信上行链路传输，提出一种基于离散傅立叶变换（DFT）的广义多载波（GMC）频分多址方案——DFT-S-GMC。该传输方案采用DFT进行频域扩频，采用逆滤波器组变换（IFBT）实现频分复用和频分多址。理论分析和仿真表明，与现有主流上行多址方案（如 OFDMA 和DFT-S-OFDMA）相比，该方案具有较低的峰均比，并且对由上行用户间的定时和频率同步误差导致的多址干扰有较强的顽健性。

关键词: 频分多址, 滤波器组, 多载波, 多址干扰, 峰均比

Abstract:

A DFT spread generalized multi-carrier (GMC) based frequency division multiple access (FDMA) scheme, i.e. DFT-S-GMC is proposed for uplink transmission of wideband mobile communication systems. The scheme achieves spreading gains in the frequency-do-main by discrete fourier transform(DFT),and the frequency division multiplexing(FDM)and FDMA by inverse filter-bank transform(IFBT). By theoretical analysis and simulation results,it is shown that the proposed scheme has good peak-to-average power ratio (PAPR) perfor-mance and is more robust to the multi-access interference (MAI) than the existed main stream uplink schemes,e.g. OFDMA and DFT-S-OFDMA scheme.

Key words: FDMA, filter-bank, multi-carrier, MAI, PAPR

李明齐,张小东,李元杰,周斌. 基于DFT扩频的广义多载波频分多址上行链路传输方案——DFT-S-GMC[J]. 电信科学, 2006, 22(6): 5-10.

Mingqi Li,Xiaodong Zhang,Yuanjie Li,Bin Zhou. A DFT Spread Generalized Multi-Carrier Based FDMA Scheme for Uplink Transmission[J]. Telecommunications Science, 2006, 22(6): 5-10.

图/表 9

图1

图2

图3

表1

表2

表3

图4

表4

图5

参考文献 19

1	Geraniotis E , Soroushnejad M , Wen-Bin Yang . A multi-access scheme for voice/data integration in hybrid satellite/terrestrial packet radio net-works. IEEE Transactions on Communications, 1995, 43(234)
2	Joon Ho Cho . Equivalence of CDMA, FDMA, and TDMA over Gaussian overloaded channels.In: IEEE Wireless Communications and Network-ing Conference, 2004
3	Sorger U , Broeck D , Schnell M . Interleaved FDMA-a new spread-spec-trum multiple-access scheme.In: IEEE ICC 98, 1998
4	Tsoulos G V . Experimental and theoretical capacity analysis of space-di-vision multiple access (SDMA) with adaptive antennas. IEE Communi-cations Proceedings, 1999 146(5)
5	Paliatsos A , Kanatas A G , Constantinou P . A hybrid CDMA-FDMA indoor microcellular scenario personal,indoor and mobile radio communications.In: 5th IEEE International Symposium on Wireless Networks, 1994
6	Saleh A A M , Rustako A J , Cimini L J , et al. An experimental TDMA indoor radio communications system using slow frequency hopping and coding. IEEE Transactions on Communications, 1991 39(1)
7	. IEEE Standard 802.16-2005. 16-2005. Air interface for fixed and mobile broad-band wireless access systems, Dec 2005
8	Shin S , Chan-koo Kaning , Joung-Cheol Kim , et al. The performance compar ison between WiBro and HSDPA.In: 2nd International Symposium on Wireless Communication Systems, 2005
9	Wulich D . Definition of efficient PAPR in OFDM. IEEE Communica-tions Letters, 2005 9(9)
10	Junqiang Li , Hojin Kim , Yongsuk Lee , et al. A novel broadband wireless OFDMA scheme for downlink in cellular communications.In: IEEE Wireless Communications and Networking,New Orleans, 2003
11	. 3GPP R1-050269. Uplink multiple access for evolved UTRA radio in-terface, 2005
12	. 3GPP R1-050448.Basic principles for the evolved UTRA radio access concept, 2005
13	. 3GPP R1-050588.Radio parameter set for single-carrier based radio ac-cess in evolved UTRA uplink, 2005
14	. 3GPP R1-050881. Time vs frequency domain realization of SC-FDMA transmissions, 2005
15	. 3GPP R1-050584.EUTRA uplink numerology and design, 2005
16	. 3GPP R1-050622. Principles of evolved UTRA radio access concept, 2005
17	. 3GPP R1-051133.DFT-S-GMC:GMC based SC-FDMA for 3GPP LTE uplink, 2005
18	. 3GPP R1-051135.Performance comparison between DFT-S-GMC and DFT-S-OFDM. 2005
19	. 3GPP TR 25.814 V1.2.2.Physical layer aspects for evolved UTRA. May 2006

参数名称	数值
载波宽度 (MHz)	5
子帧长度 (ms)	0.5
采样频率 (MHz)	7.68
长数据块(LB)长度(μs/采样点数)	66.67/512
短数据块(SB)长度(μs/采样点数)	33.33/256
第一个 CP 长度(μs/采样点数)	5.08/39
CP 长度 (μs/采样点数)	4.04/31

参数名称	数值
滤波器组子带总数（个）	32
使用的子带数（个）	20
虚拟子带数（个）	12
子带间隔 (kHz)	240
3 dB 子带宽度 (kHz)	213.3
原型滤波器类型	SRRC
原型滤波器滚降系数	0.20
原型滤波器长度（采样点数）	448
移位正交间隔（上采样率）(N)	36
长数据块复用符号数 (D)	14
FDE 的 FFT 大小（点）	504

参数名称	数值
子载波总数（个）	512
使用的子带数（个）	300
虚拟子带数（个）	212
子带间隔 (kHz)	15

项目	指标
信道模型	PB-3km/h
发/收天线数目	1Tx,1Rx
调制方式	16QAM
编码方式（码率）	Turbo（1/2）
接收机信道估计	理想
接收机均衡方法	MMSE
上行用户数	2
检测用户/干扰用户频偏	0 Hz/1000 Hz
DFT-S-GMC 每用户占用子带数	4
DFT-S-OFDM 每用户占用子载波数	56

[1]	龙航, 王森, 徐林飞, 贾寅华, 代璐. OTFS技术研究现状与展望[J]. 电信科学, 2021, 37(9): 57-63.
[2]	代红英,陈梦蕾,徐位凯. 差分混沌移位键控在水声通信中的应用[J]. 电信科学, 2019, 35(9): 69-84.
[3]	王正强,成蕖,樊自甫,万晓榆. 非正交多址系统资源分配研究综述[J]. 电信科学, 2018, 34(8): 136-146.
[4]	余翔,周志义,段思睿,陈和力. 基于训练序列的UFMC符号定时同步改进算法[J]. 电信科学, 2018, 34(5): 7-12.
[5]	林朗,王让定,严迪群,李璨. 基于逆梅尔对数频谱系数的回放语音检测算法[J]. 电信科学, 2018, 34(5): 90-98.
[6]	余翔,高燕妮,段思睿. 多径信道下UFMC系统的信道估计[J]. 电信科学, 2018, 34(4): 22-30.
[7]	王清波. 非线性功放条件下的恒包络OFDM系统性能[J]. 电信科学, 2016, 32(9): 120-124.
[8]	胡宝法,林明辉,陈文. Ev-Do多载波覆盖一致性控制研究[J]. 电信科学, 2015, 31(8): 175-180.
[9]	章坚武,李方,许方敏. 一种提高小区边缘用户性能的多用户子载波功率分配策略[J]. 电信科学, 2015, 31(5): 95-100.
[10]	赵翠茹,李有明,陈斌,邹婷,刘小青. 基于比例速率约束的OFDMA-DF中继系统上行链路资源分配算法[J]. 电信科学, 2013, 29(4): 89-94.
[11]	谭方青,张天骐,高春霞,黄烈超. 基于QPSO算法的准完全重构余弦调制滤波器组的优化设计[J]. 电信科学, 2011, 27(7): 80-85.
[12]	戴国华,赵子彬,刘兆元. EV-DO Rev B终端现状分析与研究[J]. 电信科学, 2010, 26(10): 103-108.
[13]	李路鹏,熊尚坤,王庆扬,胡乐明. cdma2000 1x EV-DO RevB关键技术和组网分析[J]. 电信科学, 2009, 25(8): 1-5.
[14]	李佳俊,乔晓瑜,谈振辉. 交织频分多址技术探讨[J]. 电信科学, 2009, 25(6): 35-37.
[15]	王献华,何根宏,郝东来. MIMO OFDM系统中小区搜索技术[J]. 电信科学, 2009, 25(5): 89-93.