摘要 在3GPP LTE系统的上行多址方式的研究中,正交频分多址接入(OFDMA)和基于傅立叶变换扩展的正交频分复用(DFT-S OFDM)以各自的优势成为热门的候选方案。由相同的仿真参数下的仿真结果来看:在未编码的条件下,当误码率(BER)为10-3时,OFDMA优于DFT-S OFDM 1dB;在采用Turbo编码的条件下,当BER为10-3时,OFDMA与DFT-S OFDM相比,有3 dB的增益;在结合MIMO技术的系统中,OFDMA和DFT-S OFDM性能的差别将增大。由于OFDMA的峰值平均功率比(PAPR)可以降低到3GPP要求的6 dB以下,OFDMA的链路级性能优于DFT-S OFDM。
通用陆地无线接入(UTRA)演进的目标是构建出高速率、低时延、分组优化的无线接入系统[1]。 演进的UTRA致力于建立一个上行速率达到50 MHz、下行速率达到100 MHz、频谱利用率为3G R6的3~4倍[2] 的高速率系统。为达到上述目标,多址方案的选择应该考虑在复杂度合理的情况下,提供更高的数据速率和频谱利用率。在上行链路中,由于终端功率和处理能力的限制,多址方案的设计更具挑战性,除了性能和复杂度,还需要考虑峰值平均功率比(PAPR)对功率效率的影响。
在3GPP LTE的标准化过程中,诺基亚、北电等公司提交了若干多址方案,如多载波(MC)-WCDMA,MC-TD-SCDMA,正交频分多址接入(OFDMA),交织频分复用(IFDMA)和基于傅立叶变换扩展的正交频分复用(DFT-S OFDM)。OFDMA已成为下行链路的主流多址方案,并且是上行链路的热门候选方案,其中,北电公司的方案支持频分双工(FDD)方式[3],信息产业部电信传输研究所的方案支持时分双工(TDD)方式[4]。
由于正交频分复用(OFDM)能够很好地对抗无线传输环境中的频率选择性衰落,可以获得很高的频谱利用率,OFDM非常适用于无线宽带信道下的高速传输。通过给不同的用户分配不同的子载波,OFDMA提供了天然的多址方式。由于用户间信道衰落的独立性[1],可以利用联合子载波分配带来的多用户分集增益提高性能,达到服务质量(QoS)要求。然而,为了降低成本,在用户设备(UE)端通常使用低成本的功率放大器,OFDM中较高的PAPR将降低UE的功率利用率,降低上行链路的覆盖能力。由于单载波频分复用(SC-FDMA)具有的较低的PAPR,它被提议成为候选的多址方案[5]。
目前,OFDMA已被广泛研究,并已成为3GPP LTE的下行链路的主流多址方案。然而,在上行链路的研究中,尽管SC-FDMA成为主流的多址方式,但OFDM和SC-FDMA之间的比较大多从PAPR的角度进行,而没有考虑两者的链路性能,更没有充分地考虑PAPR和性能的折衷。本文比较了OFDMA和DFT-S OFDM的基本原理,并仿真了它们在无线信道中的基本性能。仿真结果表明:尽管DFT-S OFDM具有较低的PAPR,但它的链路级性能却不如OFDMA。