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1、3G演进系统的上行多址及随机接入技术研究摘要3G演进系统中的上行多址是由上行以及下行两种链路组成的，目前基于3G技术的上行链路是研究者关注的重点，因为其中要解决的问题还比较多。因为上行链路端口有别于下行链路，所以适用于下行多址的OFDM方法不能直接移植到上行链路中。而且现代社会中的通信越来越显现出面对IP服务的标准，基于此，随机接入技术改进也是亟待进行的研究。该论文就是以上行多址以及随机接入为研究对象，通过对IFDMA以及DFT-SOFDM两种不同的上行多址方案的模型、性能的分析以及二者的比较分析，以期提出有效的上行多址方案，同时提升随机接入技术；在进行随机接入技术的研究中，以方案的提出以及性
2、能论证为研究方法，得出了DFT-SOFDM方案的使用具有更大的优势；此外论文还进行了能提升用户数量的分类接入以及能够提升系统使用效率的同步随机接入和异步随机接入方式的研究。关键词：3G演进；上行多址；随机接入；Abstract3G evolution system in uplink multiple uplink and downlink is composed of two link component, based on the current 3G technology uplink focus on, because of the problem to be solved is mo
3、re. Because the uplink port is different from the downlink, so is applicable to downlink multi-access OFDM method cannot be directly extrapolated to uplink. But in modern society, communication increasingly revealed face of IP service standards, based on this, random access technology improvement is
4、 to study. The thesis is above the line multiple and random access as the research object, based on the IFDMA and DFT-SOFDM of two different uplink multiple access scheme model, performance analysis and comparative analysis of the two, in order to put forward effective uplink multiple access scheme,
5、 while improving the random access technology; in the random access technology based on, to plan and performance demonstration research method, obtained using DFT-SOFDM scheme has more advantages; in addition the paper also carried out can improve the number of users access and improve classificatio
6、n efficiency synchronous random access and asynchronous random access mode research.Keyword: 3G evolution; uplink multiple access; random access第一章 绪论1.1研究背景与意义 为了适应现代社会的发展，移动通信的发展已经呈现出了业务类型以及服务方式丰富多样的特点，同时对信息数据的传播速度也提出了新的要求，并且移动通信系统的康平率以及抗干扰的性能都有待提高。面对这种情况，以及被使用的OFDM已经较好的解决了这个问题，但是OFDM的弊端在于峰均功率过高，这
7、样信息数据的发送端口又难以满足其要求。该论文就是在这样的一个背景下，进行了IFDMA以及DFT-SOFDM方案以及技术的研究，旨在保证OFDM技术的优点发挥基础上，改进其弊端，以优化移动通信的服务。IFDMA技术研究始于1998年，但真正将该技术投入使用的是2005年实行的3GPP计划。该技术突出的优势在于抗干扰性能较高，而且有效地避免了峰均功率过高的问题。但是目前IFDMA技术在信息接受以及对系统可能引起你的影响上的分析还不够完善，诸如其中的信息接受的时间、频率以及频率的偏转移位等问题的分析研究，而这些正应该是IFDMA技术研究中应该完善的地方。而DFT-SOFDM的研究以及与IFDMA技术
8、的分析比较，在很大程度也促进了移动通信中的上行多址的选择以及随机技术应用的提升。因为通信行业如今需要满足的是更为更高求的信息数据服务和传播，吟哦系统的服务终端口与基层端口之间的信息数据的转变速度比较快、次数也较多，因而对系统的随机技术的也提出了更高的要求，系统所需要的是使用效率高，资源消耗较小的技术设备，因而该文中的随机技术的研究也较有巨大的意义存在了。1.2选题的研究现状移动通信的多行选址中的下行链路技术应用已经较为娴熟，其主要运用的是上文中已经大概讲述过的OFDM技术，其信息数据传输的原理和程序可以以下表的形式表现出来，如图，1-2-1，图1-2-1 OFDM发送端原理图OFDM在使用中最
9、大的弊端在于带来的峰均过高，进而由此阴风许多问题。因而对于技术含量较高的上行链路的选址就不能继续选择OFDM技术。但是假使使用OFDM之前先进行FFT以及IFFT技术的转变，这种转变所依据的原理以及程序可以用下图的形式表现出来。如图1-2-2：图1-2-2 OFDM系统中的FFT转变原理以及程序图由上图可以看出，OFDM技术使用之前，如果先进行插入技术变换，就能有效地降低OFDM的使用过程中的峰均功率值。这种信息传播方式所能达到的结果与IFDMA方案的采用存在异曲同工之处。在IFDMA方案的采用时，首先要压缩并复制原始信息数据，再对各个用户调整之后，再与原始信号以及CP结合，最后进行传输。其显
10、示图可以用下图的形式表现出来。如图1-2-3：图1-2-3 IFDMA方案采用中信息与用户分布显示图 就当今社会上行链路的使用情况来看，大多数情况下使用的都是稳定性质的DFT-SOFDM方式。而在随机技术的选择和采用上，其方式则由很多种，即FDM、TDM、CDM等等都是其中的方式之一，然而就目前的随机技术的研究和使用成果而言，其并不能有效地满足系统服务要求，因而加强随机技术的同步以及异步接入方式的研究，以加快系统传输信息的高效方面的研究还需要进一步加强。1.3选题研究内容介绍 本论文中，笔者的研究分为六个部分进行。第一章为论文的绪论部分。介绍的是基于3G演进系统的上行选址与随机技术的研究背景以
11、及意义；该选题目前的研究现状，主要是以OFDM以及IFDMA技术为主进行了介绍，提出了上行选址以及随机技术应用的需要完善之处；以及本论文的研究内容说明。第二章为上行选址中方案之一的IFDMA技术的说明，分别从该方案系统设计的模型以及性能两个方面进行了分析说明。第三章为上行选址中方案之二的DFT-SOFDM技术的说明，也是以模型和性能两个方面来进行分析，主要从mrc与zf以及mmse三种技术方面进行性能的分析。第四章为将上述两种方案放在一起进行比较分析，分别从二者的繁复度、频度偏移等角度进行比较分析。本章的重点部分为二者的频率偏移的计算。第五章为论文的随机技术的研究部分。在这部分内容中，包含了随
12、机技术应用之前的前导序列的说明，鲜明地制定了前导序列的长短数据；接着进行了同步随机接入的问题，再者是异步随机接入技术的研究。第六章为论文的结束语部分，包含了论文的总结以及展望内容。第二章 IFDMA技术的介绍说明2.1 IFDMA技术应用的模型分析 总的来说，应用IFDMA技术进行信息的传输以及接受的基本流程图可以以下图的形式表现出来，下图2-1即为：图2-1IFDMA应用中信息传输与接受的流程图通过上图的展示，可以看出i客户所需要的信息数据的获得中间必须要通过速度较快的样本采集环节，信息数据输送过程是有相应的保护间隔以避免输出过程中的干扰问题，然后再用各个用户所需的信息数据和各种各样的载波偏
13、移量相乘，最后按照偏移量的不同来区分用户，上述所说的就是信息数据的调制程序，信息在经过调制程序之后才被发送。系统的信息接受端口在接到信息之后，首先将其中的保护间隔以及调制取消，最后得到的就是i用户的所要求的信息了。2.2IFDMA技术应用的性能分析 在对IFDMA技术应用的系统性能分析中，笔者重点关注的是频率以及时间均为同步与频率是否偏移对技术应用产生的影响。2.2.1频率与时间均同步对FDMA技术应用的影响笔者在2-1节中已经就IFDMA技术应用模型进行简单地说明，信息数据传输过程中，保护间隔措施的采用在很大程度上起到了抗干扰的作用，同时也使得降低了该技术应用中系统对时间的同步调的要求。然而
14、如果彻底消除干扰的存在，其基本要求就是发送信息的用户以及接受信息端口的载波频率的步调是一致的，即频率没有发生偏动或者移位现象。然而要真正达到这样的要求，难度是比较大的，这是信息接受端口的频率一致，而发送信息的用户方面的频率则可能存在较大的偏差。2.2.2频率均衡对TFDMA技术应用的影响IFDMA技术的采用过程中，系统的信息数据的接受端口内部都会设计相应的频率均衡器，该设备的采用在很大程度上能够对信息传输过程中可能产生的时间拖延或者幅度不合理变化进行调整，而且频率均衡器的设置基本上是智能化设备。被采用的频率较大的均衡设备有MMSE、MRC、ZF三种，这三种设备的功能存在较大的差别，下文就是这三
15、种设备技术的应用的比较性分析。各个信息用户发送信息的频率是呈现一种相互交叉的状态的，所以在信息端口接到信息之后将其中的保护间隔取消后，再进行IFFT的技术转换，就会发现计算信息传输频率均衡的方法了。先假设采集样本后的接受到的信息的长度为Lq,而且系统中的信息数据的接受端口只有一个的情况下，计算频率均衡的公式可以如下表示，如公式2-2-2公式2-2-2而基于以上的信息频率均衡计算公式，再结合2-1节中所讲到的，将i用户的信息传输进行FFT与IFFT技术的转换，采用的公式为2-2-3以及2-2-4公式2-2-3公式2-2-4根据以上公式可以得到IFFT技术转换值为，然后依据同样的原理计算当系统中信
16、息接受端口为多个时，频率均衡值的计算方法。采用的公式如下，公式2-2-5公式2-2-5通过以上的公式的采用可以得出这样的结论，系统中的信息接受端口较多时，信息的接受是以各个端口接受到的信息经过FFT技术转换之后，和相应端口的信息传输路径参数进行FFT技术转换后所得值相乘，乘积最后进行IFFT技术的转换而获得。正如笔者上述所言，各个信息端口接收到的信息的频率呈现出的是交叉状态，并非重合，这种状态在一般情况都保持稳定。此种情况下的信息频率均衡的程序可以分为以下几个： 首先是将信息端口的信息进行FFT技术转换，依据信息发送的用户情况的不同采用相应的调整方法，然后以信息发送的用户为依据进行FFT技术转换后的信息分类。然
