基于LTE的單載波頻分多址調制技術研究

摘要：針對移動通信中，對于手持終端能耗的要求較高的特點，單載波頻分多址作為一種單載波調制方式，以其與生俱來的優點，被3GPP LTE標準采用為上行調制方式。該文對單載波頻分多址進行了簡要的介紹，對3GPP相關標準進行解析，簡要說明了在LTE上行信道中的編碼調制方式和幀結構，并結合標準進行仿真，給出仿真信號頻譜，在峰均比性能上與OFDM進行了對比，說明了單載波頻分多址在峰均比方面與OFDM比較，可以將峰均比提高2個單位以上，滿足移動通信中低功率的要求。
關鍵詞：LTE；單載波頻分多址；峰均比；3GPP標準；幀結構

在第三代移動通信的發展過程中，隨著R99、R4、R5、R6和R7各個系統版本技術規范的發布，第三代合作伙伴計劃(3GPP：3rd Generat-ion Partnership proiect)作為WCDMA和TD—SCDMA這兩個系統進行國際標準化工作的主要組織，為基于CDMA技術的第三代移動通信技術的發展發揮了重要的作用，近年來這些系統逐漸進入了商用的進程。2004年11月，根據眾多移動通信運營商、制造商和研究機構的要求，3GPP通過了關于“Evolved UTRA and UTRAN”，又稱為Long Term Evolution(LTE)即“3G長期演進”的立項工作。LTE在2005年12月召開的技術規范組無線接入網(TSGRAN)第30次全會上，最終決定物理層可行性研究技術將集中在上行單載波頻分多址(SC—FDMA，Single Carrier Frequency Division Multiple Access，如DFT—S—OFDM，DFT Spread OFDM)和下行正交頻分多址(OFDMA，Orthogonal Frequency Division Multiple Access)上。
SC—FDMA是一種單載波調制方式，基本的處理方法可分為DFT-S-GMC和DFT—S—OFDM，其中，3GPP標準中規定采用DFT-S-OFDM方式，即DFT擴展的OFDM方式，這種方式將每個載波能量分配到每個時隙中，可有效的降低峰值平均功率比。本文首先介紹了在3GPP標準下所規定的幀格式，調制編碼方式對于相同的信號源，本文分別進行了SC—FDMA和OFDM的MATLAB仿真，并比較得出結論。

1 SC-FDMA編碼原理
SC—FDMA和OFDMA的相似之處包括，基于數據庫的數據調制和處理，傳輸帶寬到窄帶的分集方式，信道的頻域均衡處理和CP的用法。二者在接收端的不同的檢測處理和不同點符號調制方式，SC—FDMA在進行檢測處理之前要經過一個IDFT的過程。OFDMA并行同步傳輸數據符號，而SC—FDMA的每個符號要先分成若干個小的數據塊，然后再和其他符號構成的數據塊按一定的順序組合。
SC—FDMA編碼主要包括：CRC校驗，Turbo編碼，內部交織，網格結尾和速率匹配。編碼流程翻如圖1所示。