型型堂嬰盤笙奎l 一y 19 9 帆黜 摘要 隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)個(gè)人通信要求的不斷提高，大容量高速率的寬度無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù) 的不斷發(fā)展，o f d m a 技術(shù)作為一種傳輸效率高，抗干擾性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)的接入模式在 近幾年有了很大的發(fā)展。除了具有o f d m 接入方式頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)外，還因自 身的特點(diǎn)而有廣闊的應(yīng)用前景。 本文首先系統(tǒng)的介紹了o f d m a ，并對(duì)o f d m a 技術(shù)中不同的子載波分配機(jī)制進(jìn) 行討論，對(duì)所提出的子載波分配機(jī)制進(jìn)行了比較。其次通過(guò)頻率偏移及系統(tǒng)同步性對(duì) o f d m a 系統(tǒng)的誤碼率等性能的影響進(jìn)行了研究。我得出了消除頻偏及確保系統(tǒng)同步 是保護(hù)子載波正交性的必要條件。是改善系統(tǒng)性能的重要研究課題。 在原理分析之后，我仿真了頻率偏移和系統(tǒng)同步對(duì)o f d m a 系統(tǒng)性能的影響。并 提出了基于結(jié)構(gòu)的o f d m a 頻偏及同步估計(jì)算法，并對(duì)算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了理論分 析，在實(shí)際的工程應(yīng)用中有較高的價(jià)值。 關(guān)鍵詞：正交頻分多址接入信道估計(jì)頻率偏移時(shí)間同步 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 a b s t r a c t w i t ht h em o d e ms o c i e t yt h ei n d i v i d u a lc o m m u n i c a t i o nr e q u i r e m e n t sa n dc o n t i n u o u s i m p r o v e m e n t ，h i g h - c a p a c i t y ，h i g i l - s p e e db r o a d b a n dw i r e l e s st e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ， o f d m a t e c h n o l o g yt r a n s f e ra sa ne f f i c i e n ta n t i - j a m m i n gi ss t r o n ga n de a s yt or e a l i z et h e a c c e s sm o d ei nr e c e n ty e a r sh a sal o to fd e v e l o p m e n t i na d d i t i o nt oo f d ma c c e s st h e a d v a n t a g e so fh i g hs p e c t r u me f f i c i e n c y ，b u ta l s od u et ot h e i ro w nc h a r a c t e r i s t i c sa n dh a s w i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t t h i sd i s s e r t a t i o nf i r s ti n t r o d u c e so f d m as y s t e m a t i c a l l y ，t h em u l t i p l e c e s s t e c h n i q u ei no f d m a i sd i s c u s s e da l o n gw i t ht h ec o m p a r i s o no fd i f f e r e n ts u b c a m e r a s s i g n m e n ts c h e m e s s e c o n dw ed e a lw i t ht h ee f f e c t so f r e s i d u a lt i m i n ga n df r e q u e n c y o f f s e t so nt h es y m b o le r r o rr a t e ( s e r ) p e r f o r m a n c eo fa no r t h o g o n a lf r e q u e n c y - d i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( o f d m a ) s y s t e m p r o p e rf r e q u e n c ya n dt i l i l i n gs y n c h r o n i z a t i o ni s n e c e s s a r yt om a i n t a i no r t h o g o n a l i t ya m o n gt h ea c t i v eu s e r s s oh o wt oo v e r c o m et h e s e d i f f i c u l t i e sa n di m p r o v et h es y s t e mp e r f o r m a n c eh a sb e c a m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c ht o p i c a f t e rt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，w es i m u l a t i o n sa n da n a l y s i sb yc o m p u t e rs h o wt h a tt h e f r e q u e n c ya n dt i m i n go f f s e t sa f f e c tt h eo f d m a s u b c a r e e r sd i f f e r e n t l y k e yw o r d s ：o f d m a ；f r e q u e n c yo f f s e t s ：c h a n n a le s t i m a t e ；t i m i n gs y n c h r o n i s m 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 第1 章緒論 1 1o f d m a 及其關(guān)鍵技術(shù) 正交頻分多址接入技術(shù)( o f d m a ) 是將o f d m 技術(shù)和f d m a 技術(shù)相結(jié)合的多 址接入技術(shù)。o f d m a 正是本課題的研究主題。o f d m a 以f d m a 調(diào)制為基礎(chǔ)，通 過(guò)給每一個(gè)用戶一定數(shù)量的子載波來(lái)實(shí)現(xiàn)多用戶的接入，在頻率選擇性衰落信道中有 較強(qiáng)的抵抗衰落的能力。近年來(lái)，由于支持多用戶的無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， o f d m a 技術(shù)迅速發(fā)展并應(yīng)用其中。 o f d m a 與一般的多載波調(diào)制方案有所不同，o f d m a 給不同的用戶分配不同的 子載波，因此在o f d m a 中只要頻率和時(shí)間偏移保持在足夠低的限度內(nèi)，就可以完全 消除碼間干擾和子載波間的干擾。在o f d m a 中，使用跳頻技術(shù)可以進(jìn)一步克服多經(jīng) 干擾和窄帶干擾，同時(shí)能消除遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題。由于不受小區(qū)內(nèi)多址干擾影響，o f d m a 可以達(dá)到更大的容量，同時(shí)它無(wú)需采用均衡，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。借助于動(dòng)態(tài)信道 分配算法，它能自適應(yīng)分配給不同用戶的子載波數(shù)，實(shí)現(xiàn)可變速率的傳輸。從這一點(diǎn) 看，更有利于大數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)的傳輸。從而可適應(yīng)未來(lái)無(wú)線傳輸業(yè)務(wù)的需要。因此， o f d m a 是非常靈活的多址方案。 o f d m a 主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。1 時(shí)間頻率同步：由于o f d m a 各子載波的 解調(diào)是由f f t 變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，為避免解調(diào)時(shí)間落入保護(hù)間隔內(nèi)，f f t 的時(shí)間窗必須對(duì) 準(zhǔn)信號(hào)部分，所以系統(tǒng)時(shí)間必須同步。此外o f d m 各子載波相互重疊，為了保證他 們的正交性，頻率也必須同步j(luò) 時(shí)間和頻率同步分為初始捕捉和精確跟蹤兩個(gè)階段。 2 功率控制：上行鏈路的功率控制可以消除基站端接收信號(hào)的不穩(wěn)定，降低總體平均 功率和小區(qū)干擾，并可提高傳輸性能，從而可提高系統(tǒng)容量。3 突發(fā)跳頻：跳頻是抗 突發(fā)干擾和頻率分集的有效手段，在o f d m a 中，同一小區(qū)的各用戶跳頻圖案是相互正 交的，因此在同步的情況下，不會(huì)出現(xiàn)小區(qū)內(nèi)干擾基站根據(jù)不同的業(yè)務(wù)和傳輸?shù)男枰?靈活分配跳頻圖案4 動(dòng)態(tài)鏈路分配：由于o f d m a 是給不同用戶分配不同的子載波實(shí) 現(xiàn)多址連接，所以可根據(jù)各子載波的信號(hào)質(zhì)量靈活分配用戶信道避開信號(hào)受損的信 道，提高傳輸質(zhì)量 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 1 2 本論文體系結(jié)構(gòu) 為構(gòu)建一個(gè)全球無(wú)縫連接的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，確保支持多址方式的m a n ( m e t r o p o l i t a n a r e an e t w o r k ) 和w a n ( w i d ea r e an e t w o r k ) 間的高速無(wú)線聯(lián)絡(luò)，在本文中，我對(duì)支持多 用戶多載波技術(shù)的o f d m a 技術(shù)進(jìn)行了研究重點(diǎn)研究了o f d m a 的時(shí)間和頻率同步 的問(wèn)題。 本論文在第二章i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)介，較全面的介紹了無(wú)線城域 網(wǎng)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)第三章o f d m 系統(tǒng)的發(fā)展和原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，分析了 o f d m a 在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)和巨大應(yīng)用前景。第四章對(duì)基于o f d m a 的無(wú)線寬帶城 域網(wǎng)系統(tǒng)性能影響很大的時(shí)間同步和頻率偏移進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊中存 在周期性的特征，并依據(jù)此結(jié)構(gòu)采取了基于結(jié)構(gòu)的快速準(zhǔn)確的c f o 估計(jì)統(tǒng)計(jì)算法，并 分析其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)第五章對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了分析和仿真，并對(duì)改善系統(tǒng)性 能提出了合理建議在論文的最后進(jìn)行了全面總結(jié)，對(duì)基于o f d m a 的無(wú)線城域網(wǎng)發(fā)展 作出了預(yù)測(cè)，并提出了未來(lái)的研究方向 2 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 第2 章i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議 i e e e 8 0 2 1 6 l a n m a n 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)是局域網(wǎng)和城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)最權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)制訂者 和世界領(lǐng)導(dǎo)者。于1 9 9 9 年成立的8 0 2 1 6 工作組為1 6 6 6 g h z 頻段的寬帶無(wú)線接入系 統(tǒng)制定規(guī)范，其主要任務(wù)為開發(fā)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，包括接口及其有關(guān)功能標(biāo)準(zhǔn)。 在8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)線城域網(wǎng)利用建筑物室外天線和中心基站間的通信來(lái)提供 網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，相當(dāng)于一種有線接入網(wǎng)絡(luò)的替代方案。由于無(wú)線系統(tǒng)可以進(jìn)行大范圍 的覆蓋，而無(wú)需為每用戶敷設(shè)價(jià)值昂貴的基礎(chǔ)線纜設(shè)備，因此更加經(jīng)濟(jì)，更有利于寬 帶接入的普及。 8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)包括多個(gè)空中接口，使用一個(gè)共同的m a c 層和使用一個(gè)取決于所使 用的頻率及相關(guān)電信法規(guī)的不同物理層規(guī)范。以于2 0 0 1 年批準(zhǔn)的8 0 2 1 6 協(xié)議涉及 1 0 6 6 g h z 頻段。該頻段目前在全世界范圍內(nèi)都可以使用，但由于頻率過(guò)高，波長(zhǎng)太 短，實(shí)際實(shí)施中將面臨很大的挑戰(zhàn)。8 0 2 1 6 a 是對(duì)8 0 2 1 6 的一個(gè)修訂。為了確保無(wú)線 寬帶信號(hào)在非視距情況下正常傳輸，有較小的雨衰和較大的傳輸覆蓋面積，低造價(jià)， 故在2 1 l g h z 頻段上，對(duì)m a c 層和物理層做了補(bǔ)充規(guī)定，2 0 0 3 年1 月底一個(gè)新的 規(guī)范8 0 2 1 6 a 協(xié)議已經(jīng)完成并獲得批準(zhǔn)。它對(duì)空中接口的支持?jǐn)U展到2 1 l g h z ，其中 包括許可證頻段和免許可證頻段。與1 0 6 6 頻段相比雖然速度有所降低，但可以以更 低廉的價(jià)格覆蓋更多的用戶，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的面向家庭和中小企業(yè)的接入服 務(wù)。預(yù)計(jì)基于8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋4 8 k m 的距離，并能以最高達(dá)7 0 m b s 的傳 輸速率傳輸速據(jù)，語(yǔ)音，視頻圖像。此外i e e e s 0 2 1 6 出色的非線性站點(diǎn)性能可以顯 著的提高運(yùn)營(yíng)商目標(biāo)服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍。 2 1i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)總體框架結(jié)構(gòu) i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是按照兩層結(jié)構(gòu)體系組織的，定義了無(wú)線寬帶接入 系統(tǒng)的空中接口部分，包括物理層和層，毫米波頻率范圍點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用 戶站和基站部分。 由于具有相似的點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系8 0 2 1 6 m a c 層標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)了d o c s i s 標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi) 容。該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)基于連接的標(biāo)準(zhǔn)，其a t m 和基于分組的匯聚層可用接受來(lái)自各種 3 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 上層的協(xié)議數(shù)據(jù)，空中接1 3 提供全q o s 支持，8 0 2 1 6 接入系統(tǒng)要高效的滿足終端多 個(gè)連接和多種q o s 需求，他利用各種請(qǐng)求機(jī)制平衡無(wú)需競(jìng)爭(zhēng)接入的穩(wěn)定性和競(jìng)爭(zhēng)接 入的效率。m a c 一個(gè)重要的特性是可用選擇基于每個(gè)用戶端分配帶寬還是基于每個(gè) 連接分配帶寬。提高了帶寬效率。 m a c 層可支持多個(gè)物理層，這些物理層進(jìn)行了優(yōu)化以支持多個(gè)應(yīng)用頻帶，該標(biāo) 準(zhǔn)還包括一個(gè)特殊的可廣泛應(yīng)用于1 0 6 6 g h z 之間各種系統(tǒng)物理層實(shí)現(xiàn)方案。為了確 保非可視環(huán)境下的無(wú)線服務(wù)，8 0 2 1 6 a 在2 1 l g h z 進(jìn)行了定義，對(duì)8 0 2 1 6 協(xié)議進(jìn)行了 補(bǔ)充。 p h y 始控翻洱面管理平面 圖2 18 0 2 1 6 協(xié)議參考模型 最底層是物理層，該層主要是關(guān)于頻帶帶寬，調(diào)制模式，糾錯(cuò)技術(shù)，發(fā)射機(jī)和接 收機(jī)間同步以及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)分復(fù)用方面的。在物理層之上是介質(zhì)訪問(wèn)控制層，它主要 負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)組成幀格式來(lái)傳輸和對(duì)用戶如何接入到共享的無(wú)線介質(zhì)中進(jìn)行控制。 i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 的m a c 層包括3 個(gè)子層：( 1 ) 匯聚子層( c s ) 。該層根據(jù)所需提 供的服務(wù)的不同提供不同的服務(wù)功能。8 0 2 1 6 定義了2 種類型的會(huì)聚子層a t m 會(huì)聚 子層和p a c k e t 會(huì)聚子層，它的主要作用是對(duì)上層的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元進(jìn)行分類，把它們 和適當(dāng)?shù)膍 a c 連接對(duì)應(yīng)起來(lái)，以確保不同業(yè)務(wù)的q o s 。( 2 ) 共同部分子層( c p s ) 。 它提供了m a c 層的核心功能，( 3 ) j j l 密層。提供基站和用戶站之間的保密性，它包括 兩部分，一部分加密封裝協(xié)議，負(fù)責(zé)空中傳輸分組數(shù)據(jù)加密，另一部分是密匙管理協(xié) 4 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 議，負(fù)責(zé)基站到用戶基站之間的密匙的安全發(fā)放。 2 2i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議物理層簡(jiǎn)介 2 2 1i e e e 8 0 2 1 6 協(xié)議物理層簡(jiǎn)介 1 0 6 6 g h z 頻段是視距傳輸頻段，單載波調(diào)制是其自然的選擇，這種空中接1 ：3 被 定名為“w i r e l e s s m a n s c ”。由于使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，在下行鏈路上基站通過(guò)發(fā)射 t d m 信號(hào)，為單s s 進(jìn)行串行時(shí)隙分配。上行鏈路采用t d m a 方式。這樣的突發(fā)結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)使t d d 和f d d 可以采取相似的方式。 i e e e 8 0 2 1 6 協(xié)議支持多種調(diào)制技術(shù)，可根據(jù)信道質(zhì)量和用戶要求選擇q p s k 1 6 q a m6 4 q a m 調(diào)制，來(lái)滿足信道質(zhì)量和傳輸速率要求。定義了兩種工作方式t d d 和f d d ，兩種工作方式都可以支持自適應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸格式，這種傳輸機(jī)制支持 自適應(yīng)的突發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，不同的突發(fā)可以采取不同的調(diào)制方式和編碼方式。傳輸參數(shù) 可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。物理層的上行鏈路采取t d m a ( 時(shí)分復(fù)用) 和d a m a ( 按需分配) 的混合接入方式。上行信道分為多個(gè)微時(shí)隙，由m a c 層控制著些微時(shí)隙的分配，根 據(jù)用戶的不同需求分配時(shí)隙，更好的利用上行信道資源。下行鏈路一般采用t d m 方 式，下行數(shù)據(jù)采用時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)出，數(shù)據(jù)按照穩(wěn)健性降序排列，各個(gè)用戶基站根 據(jù)報(bào)頭的目的地址接受發(fā)給自己的數(shù)據(jù)，在增加少許復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，i e e e 8 0 2 1 6 同樣也提供了對(duì)半雙工f d d 方式的支持。 物理層的數(shù)據(jù)是以幀為單位傳輸，可選幀長(zhǎng)為o 5 ，1 或2 m s 。每一幀的下行數(shù) 據(jù)經(jīng)過(guò)擾碼，f e c 編碼，映射等過(guò)程發(fā)送，如圖2 2 所示， 咂卜噸卜川蛩刮羹矍協(xié) 屯卜堰哥噸哥囡靜糌 圖2 2 8 0 2 16 協(xié)議物理層傳輸過(guò)程 2 2 2i e e e 8 0 2 1 6 a 協(xié)議物理層簡(jiǎn)介 5 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 i e e e 8 0 2 1 6 a 協(xié)議涵蓋2 11 g h z 范圍內(nèi)的許可證頻段和免許可證頻段。符合 i e e e 8 0 2 1 6 a 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可以選擇3 個(gè)空中接口中的一個(gè)。設(shè)計(jì)2 1 1 g h z 頻段 的物理層要考慮非視距的情況，在2 1 1 g h z 頻段，i e e e 8 0 2 1 6 a 定義了3 種空中接 口，w i e r l e s s m a n s c 2 采用單載波調(diào)制，支持t d d 和f d d 雙工方式，上行鏈路 采用t d m a 多址方式，下行鏈路采用t d m 復(fù)用方式，可以采用s t c 發(fā)射分級(jí)以及 a a s ( 自適應(yīng)天線系統(tǒng)) 。w i r e l e s s m a n o f d m 采用2 5 6 點(diǎn)o f d m ，上行接入采用 t d m a 作為多址方式，下行鏈路采用t d m 復(fù)用方式，可以采用a a s 和s t c ，這個(gè)空 中進(jìn)口對(duì)于免許可證頻段是必選項(xiàng)。w i r e l e s s m a n o f d m a 采用2 0 4 8 點(diǎn)o f d m a 多址接入方式，對(duì)每一個(gè)用戶提供的載波集進(jìn)行多路傳輸，支持t d d 和f d d ，支持 s t c 和a a s 。 2 3i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議m a c 層簡(jiǎn)介 2 3 1i e e e 8 0 2 1 6 協(xié)議m a c 層簡(jiǎn)介 媒體接入控制是m a c 層的主要功能，m a c 控制著相互競(jìng)爭(zhēng)的用戶之間如何分 配信道資源。i e e e 8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)使用的是按需分配多路尋址一時(shí)分多址 ( d a m a t d m a ) 技術(shù)，按需分配多路尋址技術(shù)是一種根據(jù)多個(gè)站點(diǎn)之間的容量需 求不同而動(dòng)態(tài)的分配信道的技術(shù)。i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 的m a c 層都是面向連接的， 并且能夠靈活的支持多個(gè)物理層。 8 0 2 1 6 m a c 層是基于物理層的子層，面向連接并支持多個(gè)物理層，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù) 組成適當(dāng)?shù)膸袷揭员阄锢韺觽鬏敿皩?duì)用戶數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制，由3 個(gè)子層組成。1 會(huì)聚子層( c s ) 。該層根據(jù)不同的業(yè)務(wù)提供不同的功能，對(duì)于8 0 2 1 6 來(lái)說(shuō)，能提供的 服務(wù)包括數(shù)字視頻音頻廣播，數(shù)字電話，a t m ，因特網(wǎng)接入，電話網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線中繼和 幀中繼。8 0 2 1 6 定義了兩種類型的會(huì)聚子層：a t m 會(huì)聚子層和數(shù)據(jù)包會(huì)聚子層，它 主要作用就是對(duì)上層s d u 進(jìn)行分類，把它們和適當(dāng)?shù)膍 a c 連接對(duì)應(yīng)起來(lái)，確保不 同業(yè)務(wù)的q o s 。公共部分子層是m a c 層的核心，控制系統(tǒng)接入，連接建立和維護(hù)， 分配帶寬等。3 加密子層。 下面分別對(duì)m a c 層的結(jié)構(gòu)和機(jī)制進(jìn)行說(shuō)明： 1m a cp d u ：m a c p d u ( 協(xié)議數(shù)據(jù)單元) 可以傳輸普通用戶的數(shù)據(jù)，也可以傳輸管 6 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 理信息。由一個(gè)長(zhǎng)4 8 b i t 的m a c 報(bào)頭，可變長(zhǎng)度的有效載荷和c r c 校驗(yàn)碼組成。 如圖所示： m a c 報(bào)頭有2 種形式，通用m a c 報(bào)頭和帶寬請(qǐng)求m a c 報(bào)頭。分別構(gòu)成了通 用m a cp d u 和帶寬請(qǐng)求m a cp d u ，帶寬請(qǐng)求p d u 只包含帶寬請(qǐng)求報(bào)頭，不包含 載荷，其他p d u 都包含載荷。負(fù)載種也可以有子頭，為拆分子頭和打包子頭。8 0 2 1 6 a 種又增加了網(wǎng)格子頭，用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。如果這種子頭存在，它應(yīng)該在其他子 頭的前面。 2m a c 層連接：i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 有一個(gè)靈活的m a c 層，是面向連接的， 所有業(yè)務(wù)包括一些無(wú)連接的業(yè)務(wù)也要映射到一個(gè)連接上進(jìn)行傳輸。每個(gè)連接具有一個(gè) 1 6 b i t 的連接標(biāo)識(shí)符，s s 在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)以后，每個(gè)方向都會(huì)分配3 個(gè)管理連接分別是： 基本連接，用來(lái)傳輸較短的對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的m a c 控制消息和r l c ( 無(wú)線鏈路控制) 消息。主要管理連接，用來(lái)傳輸鑒權(quán)和建立連接等消息。輔助管理連接，用來(lái)動(dòng)態(tài)主 機(jī)配置和輔助網(wǎng)關(guān)設(shè)置等消息。 3m a c 層管理消息，8 0 2 1 6 協(xié)議定義了一系列m a c 管理消息，其中包括：( 1 ) u l m a p 消息，它是一個(gè)長(zhǎng)度可變的m a c 管理消息，定義了上行鏈路的發(fā)射時(shí)機(jī)， 包括一個(gè)固定長(zhǎng)度的消息頭和一個(gè)消息實(shí)體，其中每個(gè)消息實(shí)體都定義了一定的時(shí)間 范圍內(nèi)微時(shí)隙的使用情況。( 2 ) d l m a p ( 下移動(dòng)部分) 消息，b s 發(fā)給s s 消息，定義 了下行鏈路的相關(guān)信息。( 3 ) u c d 消息，b s 周期性的發(fā)送一個(gè)消息，定義了上行鏈 路的物理信道的相關(guān)特征。( 4 ) d c d 消息。用來(lái)定義下行物理信道的特征。 4m a c 層調(diào)度業(yè)務(wù)：總共有4 種類型的調(diào)度業(yè)務(wù)：( 1 ) 主動(dòng)授權(quán)業(yè)務(wù)( u g s ) 用來(lái)支持周期性，定長(zhǎng)分組的c b r 業(yè)務(wù)流j ( 2 ) 實(shí)時(shí)查詢業(yè)務(wù)，用來(lái)支持周期性， 變長(zhǎng)分組的v b r 業(yè)務(wù)。( 3 ) 非實(shí)時(shí)查詢業(yè)務(wù)。( 4 ) 盡力而為業(yè)務(wù)。 5 帶寬請(qǐng)求和分配，帶寬請(qǐng)求和分配是m a c 層的一個(gè)重要機(jī)制，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī) 定各s s 采用t d m a 共享上行信道。首先s s 提出帶寬請(qǐng)求，向b s 上報(bào)業(yè)務(wù)量信息。 b s 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量分配空中帶寬資源。s s 向b s 請(qǐng)求帶寬有兩種方式：一種 是單獨(dú)請(qǐng)求方式，另一種是捎帶請(qǐng)求方式。當(dāng)s s 提出帶寬請(qǐng)求后，b s 會(huì)有兩種帶寬 分配方式：( 1 ) g p s ，b s 單獨(dú)為某個(gè)連接分配帶寬，適合于s s 對(duì)應(yīng)的用戶很少的情 況。( 2 ) g p s s ，b s 為整個(gè)s s 分配帶寬，s s 再負(fù)責(zé)帶寬的具體分配。 7 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 2 3 2i e e e 8 0 2 1 6 a 協(xié)議m a c 層簡(jiǎn)介 8 0 2 1 6 am a c 層在8 0 2 1 6m a c 層的基礎(chǔ)上又增加了一些功能，相對(duì)于8 0 2 1 6 m a c 層而言，它主要具有以下特點(diǎn)。 l 、支持網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：8 0 2 1 6 a 標(biāo)準(zhǔn)支持網(wǎng)狀( m e s h ) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，s s 之間也 可以直接通信，并且b s 和s s 之間也可以通過(guò)其它的s s 間接通信。在p m p 網(wǎng)絡(luò) 中資源的管理和分配由b s 負(fù)責(zé)，而在m e s h 網(wǎng)絡(luò)中，可以采用集中式調(diào)度方式，或 者采用分布式調(diào)度方式。如果受用集中式調(diào)度方式，由m e s hb s 節(jié)點(diǎn)收集所有m e s h s s 結(jié)點(diǎn)的資源請(qǐng)求，為它們分配一定的帶寬資源；如果采用分布式調(diào)度方式，包括 m e s hb s 和m e s hs s 在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)，充分利用資源。 2 、支持o f d m 和o f d m a 。 3 、新增a r q 機(jī)制：a r q 作為一種糾錯(cuò)方式，適用于存在較多突發(fā)噪聲及干 擾的無(wú)線鏈路中。每個(gè)連接建立時(shí)，確定是否采用a r q 機(jī)制。在發(fā)送端為每個(gè)數(shù)據(jù) 包添加一個(gè)包含序列號(hào)的a r q 報(bào)頭，然后放入重發(fā)隊(duì)列中，發(fā)送端根據(jù)窗算法確定 發(fā)送新的數(shù)據(jù)包還是重新發(fā)送舊的數(shù)據(jù)包。接收端在接收到每個(gè)數(shù)據(jù)包以后進(jìn)行檢 驗(yàn)，然后通過(guò)a r qf e e d b a c ki e 發(fā)送確認(rèn)信息，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)包沒有等 到確認(rèn)，就需要重新發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)包。 4 、支持自適應(yīng)天線系統(tǒng)( a a s ) ( 可選) ：采用a a s 可以提高系統(tǒng)的性能， 在8 0 2 1 6 a 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，a a s 可以在s s 分配的專用時(shí)隙內(nèi)通知b s ，b s 就可以調(diào) 整天線陣列的位置以便更好地接收信號(hào)。 5 、新增d f s 機(jī)制：對(duì)于免授權(quán)頻段即5 - 6 g i - i z 內(nèi)的系統(tǒng)，新增了d f s ( 動(dòng)態(tài) 頻率選擇) 機(jī)制來(lái)減少外界的干擾，在這個(gè)頻段存在較多的外界干擾，8 0 2 1 l a 無(wú)線 局域網(wǎng)也使用了這個(gè)頻段。采用d f s 機(jī)制，b s 可以定期地對(duì)信道進(jìn)行檢測(cè)，選擇 合適的信道。b s 也可以發(fā)送包含r e p o r tm e a s u r e m e n ti e 的d i e sm a p 消息請(qǐng)求s s 進(jìn)行信道測(cè)量，如果檢測(cè)到這個(gè)信道存在其它的用戶，及時(shí)向b s 報(bào)告，更換新的信 道。b s 可以根據(jù)各種信息，包括在s s 初始化階段得到的信息以及b s 和s s 測(cè)量得。 到的信息，再使用某種算法來(lái)選擇新的信道。 8 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 2 4 本章小結(jié) 本章對(duì)i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)介，首先對(duì)i e e e 8 0 2 1 6 工作組及其所 從事的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)介，對(duì)i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議的總體框架結(jié)構(gòu)做了說(shuō)明。其 次，分別對(duì)i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議的物理層和m a c 層的結(jié)構(gòu)，功能機(jī)制做了詳細(xì) 的說(shuō)明。闡述了協(xié)議提出的多種物理層和m a c 層的可選擇的結(jié)構(gòu)。 9 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 第3 章i e e e 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 協(xié)議中的o f d m a 隨著大容量，高速率的寬度無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，o f d m a 技術(shù)作為一種 傳輸效率高，抗干擾性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)的接入模式在近幾年有了很大的發(fā)展。除了具有 o f d m 接入方式頻譜利用率高的優(yōu)點(diǎn)外，還因自身的特點(diǎn)而有廣闊的應(yīng)用前景。本 章在介紹o f d m a 碼元符號(hào)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了其子載波分配及子信道的劃分，并 對(duì)子載波交織的o f d m a 信號(hào)傳輸進(jìn)行了理論的推導(dǎo)，依據(jù)其數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)信號(hào) 進(jìn)行詳細(xì)的分析和推導(dǎo)。 3 1o f d m a 符號(hào)描述 3 1 1o f d m a 幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) l 【+ l l c + 3k + 5 l ( + 1 5 f c h v l 玎l(xiāng) 廣b 1 口一t d 啊 3 # l m p d i _ b 1 1 1 f f t a # l p d l b u r ，t d l - b t t r 墨t水 槿d l r b m 譬t 幅 參數(shù)信號(hào) u l - b u r s t # l v l r b u r 互t 槿 伢b x x r z t 柏 伢b 屯x x - s t 槲 u l - b w r _ t 幅 掃描子信道 x 十3 口 i 汁3 l f c h 幀 v 前 l 舟 啊 同 步 r 碼 d lt t gr t g - _ 爭(zhēng) 圖3 1o f d m a 幀結(jié)構(gòu)示意圖 圖3 1 描述了時(shí)分雙工模式的o f d m a 幀結(jié)構(gòu)。每一幀分為d l 和u l 子幀，分 別被t t g ( t r a n s m i tt r a n s i t i o ng a p s ) 和r t g ( r i e i e v et r a n s i t i o ng a p s ) 隔離。每一個(gè) d l 子幀開始部分為前同步碼，緊跟其后的是幀控制頭f c h ，d l m a p , u l m a p 。 f c h 保存d l 幀前綴d l f p 的信息，它定義了突發(fā)信息及d l m a p 的長(zhǎng)度，d l f p 是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在每一幀開始時(shí)刻傳輸并保持當(dāng)前幀的信息，是f c h 的映射。 依據(jù)o f d m a 規(guī)范，一個(gè)d l m a p 信息，如果要在當(dāng)前幀中傳輸，必須是緊隨 f c h 之后的第一個(gè)m a c p d u 。u l m a p 信息將緊隨d l m a p 或d l f p 之后。如果要 1 0 子載波邏幔值 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 在幀中傳輸u c d 和d o w n l i n k 信息，它們將在u l m a p 和d l m a p 之后傳輸。 3 1 2 時(shí)域描述。 在發(fā)射端經(jīng)過(guò)反傅里葉變換產(chǎn)生了o f d m a 碼元。如圖3 2 所示： 、 緩珍 啼t , e t - - - t b 嗉 圖3 2o f d m a 碼元時(shí)域描述 其有效持續(xù)時(shí)間為有用符號(hào)周期t b ，將t b 的最后t g 微秒復(fù)制后放到碼元的 最前端，從而構(gòu)成了完整的符號(hào)時(shí)間t s ，前端的t s 稱為循環(huán)前綴，用于采集多徑， 以保證載波間的正交性。 3 1 3 頻域描述 圖3 3o f d m a 頻頻譜示意圖 、， ，- 名 石 4 2 0 k 剛瞄 眈 。 舵 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 o f d m a 系統(tǒng)包含許多子載波組，每個(gè)子載波組包含固定數(shù)目的子載波，子載波 的數(shù)目決定了f f t 變換的點(diǎn)數(shù)。共有3 種類型的子載波：數(shù)據(jù)載波、導(dǎo)頻載波和空 載波，其中前者用于數(shù)據(jù)碼元的傳輸；中者用于系統(tǒng)同步、控制等信號(hào)的傳輸；后者 不作任何傳輸，只用于保護(hù)帶和直流( d c ) 載波。 在o f d m a 中，將可用子載波分成組，每一組稱為一個(gè)子信道。在下行方向上， 一個(gè)子信道可以指定給不同的接收機(jī)，基站( b s ) 產(chǎn)生若干個(gè)數(shù)據(jù)流，每個(gè)數(shù)據(jù)流 發(fā)送給不同的用戶組，因此不同用戶站在時(shí)間上是并行發(fā)送數(shù)據(jù)。在上行方向上，每 個(gè)邏輯流由一個(gè)用戶站產(chǎn)生，一個(gè)發(fā)射機(jī)可以分配一個(gè)或多個(gè)子信道，幾個(gè)發(fā)射機(jī)可 以并行發(fā)送。組成一個(gè)子信道的子載波可以相鄰也可以不相鄰。 3 2o f d m a 子信道劃分 o f d m a 是在o f d m ( 正交頻分復(fù)用) 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在數(shù)字視頻 音頻廣播( d v b t d a b ) 、無(wú)線局域網(wǎng)( i e e e 8 0 2 1 1 s 耐a l 、h i p e rl a n 2 ) 、 數(shù)字用戶線( xd s l ) 等領(lǐng)域中，o f d m 都得到了廣泛的應(yīng)用。 由于o f d m 技術(shù)一般是應(yīng)用于單向廣播通信之中的，而大多數(shù)的實(shí)際通信系統(tǒng) 都是支持多用戶并發(fā)通信的，所以我們可以對(duì)o f d m 做進(jìn)一步擴(kuò)展，形成支持多用 戶接入的o f d m a 。由于o f d m 調(diào)制中子載波之間的正交性及相對(duì)獨(dú)立性，每一個(gè) 子載波都可以以一個(gè)特定的調(diào)制方式和發(fā)射功率電平為特定用戶傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)為每 個(gè)用戶分配這些子載波組中的一組或者幾組子載波組，就得到了一種新的多址方式 o f d m a 。o f d m a 類似于常規(guī)的頻分復(fù)用( a f d m ) ，f d m a 是通過(guò)帶通濾波器來(lái) 分離用戶信道的，但o f d m a 不需要f d m a 中必不可少的保護(hù)頻帶，從而避免了頻 帶的浪費(fèi)。同時(shí)還允許子載波間有一定重疊，提高了子載波利用率。此外，o f d m a 的 分配機(jī)制非常靈活，可以根據(jù)用戶業(yè)務(wù)量的大小動(dòng)態(tài)分配子載波的數(shù)量，可以用一組 或者幾組子載波為某一用戶服務(wù)，并且可以在不同的子載波上采用不同的調(diào)制機(jī)制及 發(fā)射功率來(lái)減少干擾，增加傳輸效率，因而可以達(dá)到很高的頻譜利用率。 3 2 1o f d m a 的兩種基本載波分配機(jī)制 1 2 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 在o f d m a 中，整個(gè)頻帶資源被有效靈活地分割成許多相互正交的子載波，通 過(guò)載波分配可以有效地解決載波深度衰落問(wèn)題。因此，o f d m a 有效地利用了頻率資 源及較好的物理層技術(shù)進(jìn)行寬帶無(wú)線通信。 用戶l 用戶2 用戶k j j- jjljjjl 、 j - - 0 f n a a 子載波心序分配 l 約x 1 2 m 2k 一j，、lj! k i -i- - c b ) 0 f 硼 交織子載波分配 圖3 4o f d m a 兩種子載波分配方式 如圖3 4 所示o f d m a 有兩種主要的子載波分配機(jī)制，子載波的連續(xù)分配及交 織分配機(jī)制，n = 1 ，2 k 代表用戶。第一種是將整個(gè)帶寬分配成多個(gè)連續(xù)的子載 波組，每個(gè)組里有連續(xù)相臨的子載波，給每個(gè)用戶分配一個(gè)或者多個(gè)子載波組來(lái)傳輸 數(shù)據(jù)這種分配方式近似于o f d m ，因此在頻率資源使用效率及子載波多樣性上存 在一定局限性。第二種是將子載波交織分配，子載波交織分配給每個(gè)子載波組，每個(gè) 子載波組的子載波分布存在于整個(gè)帶寬上，并且有相同的子載波帶寬。然后分配給用 戶一個(gè)或者幾個(gè)子載波組進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此相比較第一種分配方式，第二種有更高 的載波傳輸效率，有更好的多樣特性。 子載波交織的o f d m a 由于子載波間距相等，且均勻分布于整個(gè)帶寬上，所以 用戶可以由己知的一個(gè)或者兩個(gè)子載波推算出其子信道其余子載波在頻率帶寬上的 位置，而不需要對(duì)整個(gè)信道進(jìn)行隨機(jī)分配。因此，子載波交織的o f d m a 更能有效 地管理整個(gè)子信道域，可以通過(guò)頻帶中較小的連續(xù)子載波信息而進(jìn)行管理。 3 2 2o f d m a 子信道劃分 o f d m a 子信道是所有有效載波的一個(gè)子集合，數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串并變換到各個(gè)正 交子載波上后，并行信息碼元信號(hào)周期遠(yuǎn)大于串行信息碼元周期，再加上保護(hù)間隔， 1 3 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 基本上消除了碼間干擾。為了減輕頻率選擇性衰落，子信道載波分散存在于整個(gè)頻譜 的頻率范圍之中。圖3 5 表示o f d m a 子信道的分配原理。 背個(gè)子載波 r 1 尋! 、 、jl 、 j- a t k ，、 、一一 一 、 載波組l 載波組2 載波姐l q tt 圖3 5o f d m a 載波信道示意圖 8 0 2 1 6 a 規(guī)定o f d m a 使用2 0 4 8 個(gè)子載波，上行鏈路有1 6 0 個(gè)可用載波，下 行鏈路有1 7 0 2 個(gè)可用載波，其余用于保護(hù)頻帶。 有效載波空間被分為個(gè)數(shù)為n 的連續(xù)子載波組。將開始分配的導(dǎo)頻信道除外， 每個(gè)子載波組包含數(shù)量為n e 的連續(xù)子載波在下行信道，先分配導(dǎo)頻信道形成導(dǎo)頻組 以廣播形式向s s 發(fā)送信息。1 7 0 2 個(gè)可用載波被劃分為固定位置導(dǎo)頻、可變位置導(dǎo)頻 和數(shù)據(jù)子信道。固定位置導(dǎo)頻的序號(hào)固定不變，可變位置導(dǎo)頻的序號(hào)中每個(gè)符號(hào)改變 一次，每4 個(gè)符號(hào)之后循環(huán)。映射完導(dǎo)頻之后，剩下的載波可用于數(shù)據(jù)子信道傳送 數(shù)據(jù)。為了劃分?jǐn)?shù)據(jù)子信道，首先把余下的載波分成一系列連續(xù)的載波組，然后從每 一組中按照基于排列置換的偽隨機(jī)序列隨機(jī)分配1 個(gè)子載波構(gòu)成一個(gè)子信道集( 也就 是子載波組) 因此，分組的個(gè)數(shù)就等于每個(gè)子信道中的載波數(shù)，所以每一分組中的 載波數(shù)就等于子信道的數(shù)目，故每信道包含n g 個(gè)子載波，且隨機(jī)分布于整個(gè)頻譜上。 實(shí)際上，o f d m a 原理是由不同的用戶分享上行數(shù)據(jù)流f f t 空間，傳輸時(shí)占用 一個(gè)或多個(gè)子信道。在子信道的分配上采用的是o f d m 原理，每一個(gè)子信道數(shù)為可 用信道數(shù)的1 n = 1 3 2 ，也就是說(shuō)2 0 4 8 個(gè)載波共分為3 2 組信道，向下傳輸每組信道包 含4 8 個(gè)相互正交、隨機(jī)非連續(xù)交織分布子載波，向上為5 3 個(gè)。 向上數(shù)據(jù)流是由多個(gè)不對(duì)稱的低速多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)子信道組成，向下傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)，所 有的子信道并行傳輸數(shù)據(jù)。在上行信道，每一個(gè)信道有自己的導(dǎo)頻組，為自身s s 服 1 4 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 務(wù)。首先將1 6 9 6 個(gè)可用載波劃分為子信道，然后從每個(gè)子信道中指定導(dǎo)頻。因此， 在下行中有一個(gè)公共導(dǎo)頻組，而在上行中每個(gè)子信道都有自己的導(dǎo)頻組，這一點(diǎn)是必 要的。因?yàn)樵趏 f d m a 中基站( b s ) 下行鏈路是以廣播形式向所有用戶( s s ) 發(fā)送 信息，而在上行鏈路每個(gè)子信道可能是由不同5 5 占用的。因此上行鏈路中每個(gè)子信 道中有5 3 個(gè)載波，而不是下行的4 8 個(gè)。在5 3 個(gè)載波中有4 8 個(gè)數(shù)據(jù)載波，1 個(gè)固 定位置導(dǎo)頻和4 個(gè)可變位置導(dǎo)頻?？勺兾恢脤?dǎo)頻的序號(hào)中每個(gè)符號(hào)改變1 次，每1 3 個(gè)符號(hào)之后循環(huán)。 表3 1 為o f d m a 上下行鏈路子載波分配表 表3 1o f d m a 上下行鏈路子載波分配表 o f d m a 下行鏈路載波分配o f d m a 上行鏈路載波分配 載波名稱數(shù)值量載波名稱數(shù)值量 d c ( 直流) 載波數(shù) ld c ( 直流) 載波數(shù)1 左邊保護(hù)帶載波數(shù) 1 7 3 可用載波數(shù) 1 6 9 6 右邊保護(hù)帶載波數(shù) 1 7 2 左邊保護(hù)帶載波數(shù) 1 7 6 可用載波數(shù) 1 7 0 2 右邊保護(hù)帶載波數(shù) 1 7 5 總載波數(shù) 2 0 4 8 子信道數(shù)3 2 可變位置導(dǎo)頻數(shù) 1 4 2 每個(gè)子信道包含載波數(shù)5 3 固定位置導(dǎo)頻數(shù) 3 2 每個(gè)子信道包含數(shù)據(jù)載波數(shù) 4 8 可變和固定位置導(dǎo)頻重合數(shù) 8 總導(dǎo)頻數(shù) 1 6 6 數(shù)據(jù)載波數(shù) 1 5 3 6 子信道數(shù) 3 2 每個(gè)子信道包含的載波數(shù) 4 8 每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)載波數(shù) 4 8 3 3 子信道交織的o f d m a 3 3 1o f d m a 系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述 o f d m a 系統(tǒng)為多載波多址接入系統(tǒng)，為了清楚說(shuō)明o f d m a 系統(tǒng)性能，我們 以每個(gè)用戶的一個(gè)子載波為研究對(duì)象。設(shè)o f d m a 系統(tǒng)共有n 個(gè)用戶，且系統(tǒng)為每 1 5 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 個(gè)用戶分配一個(gè)子載流所以系統(tǒng)共有n 個(gè)載波載波頻率間距等于零，其中t 為符號(hào) 持續(xù)時(shí)間。用戶k ( k = 0 ，1 ，n 1 ) 發(fā)送的信號(hào) s 七( 壚r 。 a ie 2 靠( 3 - 1 ) 其中f k = f 0 + k t 為載波頻率和信號(hào)時(shí)鐘頻率l t ，俞為第一個(gè)子載波的 頻率，所有的用戶有相同的信號(hào)時(shí)鐘頻率。 用于保證n 個(gè)用戶調(diào)制信號(hào)正交性的時(shí)鐘和載波同步信號(hào)，由下行發(fā)送的導(dǎo)頻 信息來(lái)獲得，每一個(gè)解調(diào)器都從這些公共導(dǎo)頻信號(hào)中得到自己的載波頻率和符號(hào)定時(shí) 信息。 為了不失一般性，我們假設(shè)向上數(shù)據(jù)流信道采用q p s k 調(diào)制方式，且頻率& 一 直分配給第k 個(gè)用戶( k = 0 ，1 ，n 1 ) 。( 雖然在實(shí)際應(yīng)用中載波頻率可以 根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)分配。) 如果信道為a w g n ( a d d i t i v ew h i t eg a u s s i a nn o i s e ) 信道，上行傳輸?shù)絙 s 的 接收信號(hào)r ( t ) 可表示為 一l r ( t ) = s 量( f ) + ，l ( ，) k 皇o ( 3 2 ) 其中n ( t ) 為加性噪聲( 包含窄帶干擾) 。經(jīng)過(guò)載波頻率f o 解調(diào)以后，得到 一l x ( t ) = 口足( f ) + w ( r ) 所以當(dāng)載波為& 時(shí)，式( 3 3 ) 可以表示為 ( 3 3 ) x t ( t ) ：n - i 口茁( ，) p j 2 x ( a - f o ) t + 川) ( 3 4 ) 其中w ( t ) 為基帶等效加性噪聲，a k ( t ) 為第k 個(gè)用戶的信號(hào)，其表達(dá)式為 a k ( t ) = ，肘( m ) r e c t ( t - m t ) ( 3 - 5 ) 1 6 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 她m ( m ) 為用戶k 在第m 個(gè)碼元間隔內(nèi)發(fā)送的碼元，r e c t ( t ) 為時(shí)間間隔 0 ， t 內(nèi)的矩形脈沖。 經(jīng)過(guò)解調(diào)以后的信號(hào)再以采樣速率n t 采樣，這樣就在每個(gè)符號(hào)時(shí)間t 內(nèi)得到 了n 個(gè)等間距的信號(hào)采樣點(diǎn)。在第m 個(gè)符號(hào)時(shí)間，采樣器產(chǎn)生了一個(gè)n 點(diǎn)的序列： x 。( m ) ：芝吼( 研) 2 砌h + ( 聊) ( 3 6 ) 除去一個(gè)標(biāo)度因子1 n 之外，序列x n ( m ) ，1 1 = 0 ，l ，n l ，是a k ( m ) ，k = 0 ， l ，n 1 的反離散傅立葉變換( i d f t ) ，是在第m 個(gè)碼元間隔傳輸?shù)拇a元序 列。所以用戶的信號(hào)可以用n 點(diǎn)的離散傅立葉變換( d f t ) 來(lái)恢復(fù)，因此接收機(jī)是 一個(gè)o f d m 接收機(jī)。 在上行鏈路中，由于系統(tǒng)的多點(diǎn)到點(diǎn)的屬性相當(dāng)于加法器，使得在上行接收到 的信號(hào)是一個(gè)o f d m 信號(hào)，可采用離散傅立葉變換來(lái)解調(diào)，這就要比用n 個(gè)傳統(tǒng)的 f d m a 解調(diào)器簡(jiǎn)單得多。 3 3 2o f d m a 周期結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述 假設(shè)一個(gè)子載波交織的o f d m a 系統(tǒng)有k 個(gè)用戶及n 個(gè)子載波，包括所有的 數(shù)據(jù)子載波、導(dǎo)頻子載波，共有子載波數(shù)為n ，分別標(biāo)示為( o ，l ，n 1 ) 。 n 個(gè)子載波可以子載波交織方式分為q 個(gè)子信道( 子信道分別標(biāo)示為q = 0 ， l n 1 ) 。 所以每個(gè)子信道共有p = n q 個(gè)子載波，當(dāng)子信道標(biāo)示數(shù)為q 里時(shí)，子 載波分別為( q ，q + q ，( p - 1 ) q + q ) 。 假設(shè)每個(gè)用戶僅占據(jù)一個(gè)子信道，則用戶k 占據(jù)的子信道為 q ，p 個(gè)己調(diào)制 并在其p 個(gè)子載波上傳輸?shù)拇a元可表達(dá)為 x 乎，x r ，x 。】r 。第k 個(gè)用戶其載波子 信道 q 皈) 的信道頻率響應(yīng)可表示為 h 鏟，h ：n ，h ?！縭 。信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸，并且 去除循環(huán)前綴后，得到的n 個(gè)o f d m a 數(shù)據(jù)塊信號(hào)抽樣為 r ( o ) “1 ) r ( n - d ) 。 1 7 武漢郵電科學(xué)研究院碩士論文 r ( t ( 刀) ：p - 1 日籮夥2 z ( 力+ a ”川：2 f ( g ”川芝日籮x 2 棚h ， p = 0 p = o ( 3 7 ) ( 其中q 2 ) = ( g + 孝1 ) q 為定義的有效頻偏值) 可以用q x p 階矩陣表示為 解r 怒 l i ” i b ( 一尸) 也可表示為a = v ( u 固( b w ) ，其中v 和u 分別為 1 p ，2 x o ( 1 ) 1 2 2 x o ( 七) p j 2 x ( q 一1 ) 臼( 1 ) 2 j 2 7 r ( q 一1 ) p ( 克 ( 3 9 ) 式