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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃俊豪
研究生(外文):Chueh-Haw Huang
論文名稱:頻率偏移下單載波分頻多重存取技術之不同等化方式比較
論文名稱(外文):Comparisons of Four Equalization Methods for SingleCarrier Frequency Division Multiple Access in the Presenceof Carrier Frequency Offsets
指導教授:劉宗憲劉宗憲引用關係
指導教授(外文):Tsung-Hsien Liu
口試委員:陳喬恩胡家彰張名先劉宗憲
口試委員(外文):Chiao-En ChenChia-Chang HuMing-Xian ChangTsung-Hsien Liu
口試日期:2012-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:通訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:單載波分頻多重存取技術功率峰值比
外文關鍵詞:Single-Carrier Frequency-DivisionMultipleAccessPeak-to-Average Power Ratio
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LTE (Long Term Evolution) 是3GPP 推出的未來4G 網路主流的技術, 在LTE
的網路資源存取技術, 3GPP 目前對LTE 的Downlink 採用Orthogonal Frequency-
DivisionMultipleAccess (OFDMA)技術, 而Uplink則是採用Single-Carrier Frequency-
Division Multiple Access (SC-FDMA) 的技術-FDMA 技術與OFDMA 不同之處為
SC-FDMA 有較低的峰均值功率比(Peak-to-Average Ratio, PAPR) 值, 以及分配
頻譜資源的方式;SC-FDMA 在分配頻譜資源時, 可分成連續式(Localized) 的LFDMA
與交織式(Interleaved) 的I-FDMA 兩種方式, 兩者間的Throughput 為LFDMA
較佳, I-FDMA 卻有較低的PAPR 值, 為考量Power Efficiency 及行動手持
裝置的一些資源限制, 通常我們會選擇連續分配頻譜(L-FDMA) 的方式-FDMA 相
較於OFDMA 雖然有較好的PAPR 值, 但在效能上的呈現卻不如OFDMA , 在對
頻率偏移(Carrier Frequency Offsets)上也較OFDMA更為敏感, 因此本論文探討各
種不同的等化方式[1][2]來改善SC-FDMA 效能, 也在頻率偏移(Carrier Frequency
Offsets) 下分析比較SC-FDMA 與OFDMA 所受的影響, 並參考[3]的方式來改善
頻率偏移對SC-FDMA 在效能上的影響。
關鍵詞- 單載波分頻多重存取技術, 頻率偏移, 功率峰值比, 子載波映射
The 3GPP Long Term Evolution (LTE) is an industrial standard for wireless communication
to provide high-speed data transmission for mobile phones and data terminals.
LTE employs orthogonal frequency-division multiple access (OFDMA) for
downlink data transmission and single-carrier frequency-division multiple access (SCFDMA)
for uplink transmission. A prominent advantage of SC-FDMA over OFDMA
is that it’s transmit signal has a lower peak-to-average power ratio (PAPR). There are
two subcarrier allocation schemes for SC-FDMA systems, namely, the localized and
interleaved methods. The localized method has better performance than the interleaved
one, but the interleaved method has the lower peak-to-average power ratio than localized
method. Considering the power efficiency mobile phones, the LTE employs localized
method. Although SC-FDMA has the lower PAPR signals than OFDMA, it has
worse performance due to sensitivity to imperfect carrier frequency offset. This thesis
discusses different equalization methods to improve the performance of SC-FDMA
system and analyzes the performance of SC-FDMA system in the presence of carrier
frequency offset.
Keyword - Single-Carrier Frequency-DivisionMultipleAccess, Carrier Frequency Offsets,
Peak-to-Average Power Ratio, Subcarrier allocation
1 緒論1
1.1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 內容大綱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 正交分頻多工簡介4
2.1 正交分頻多工歷史. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 多載波調變概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 循環字首. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 OFDM系統中PAPR 的問題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 高PAPR 值衍生的問題. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3 單載波分頻多工存取技術12
3.1 分頻多工存取技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2 單載波分頻存取技術性能指標. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3 單載波分頻存取技術(SC-FDMA) 的系統架構. . . . . . . . . . . . . . 16
3.4 SC-FDMA時域訊號[4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.1 I-FDMA時域訊號. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.2 L-FDMA時域訊號. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4 頻域等化器25
4.1 SC-FDMA訊號模型[3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 頻域線性等化器(Linear equalizer)[11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.1 迫零等化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.2 最小均方誤差等化器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3 決策回授等化器[2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.4 頻率偏移下SC-FDMA 與OFDMA 系統效能分析[3] . . . . . . . . . . 34
4.5 並行干擾消除法Parallel Interference canceler . . . . . . . . . . . . . . 36
5 電腦模擬分析38
5.1 PAPR值模擬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2 不同等化器下之SC-FDMA 效能模擬. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.3 在頻率偏移下之SC-FDMA 系統效能. . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6 結論與未來工作48
7 參考文獻49
圖目錄
1 傳統的多載波系統頻寬上使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 正交多載波調變技術頻寬上使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 正交之子載波頻域訊號. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 正交之子載波時域訊號. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 加入循環字首的OFDM 符元. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6 區域式分佈和交織式分佈多用戶載波分配方法. . . . . . . . . . . . . 14
7 SC-FDMA 和OFDMA 發射端與接收端區塊圖. . . . . . . . . . . . . 16
8 SC-FDMA 子載波映射方式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
9 用戶數3、總載波數12,L-FDMA 和I-FDMA 的例子. . . . . . . . . . 19
10 SC-FDMA 時域傳輸符元. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
11 IFDMA 和LFDMA 在時域上的表現方式. . . . . . . . . . . . . . . . 24
12 SC-FDMA 之系統架構圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
13 SC-FDMA 使用線性等化器之系統架構. . . . . . . . . . . . . . . . . 32
14 SC-FDMA 使用含有Decision feedback 之系統架構. . . . . . . . . . 33
15 PIC 流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
16 PIC 架構. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
17 SC-FDMA 與OFDM 之PAPR 比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
18 SC-FDMA 與OFDMA 之效能比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
19 SC-FDMA 使用不同等化器之效能模擬. . . . . . . . . . . . . . . . . 43
20 SC-FDMA 比較有無使用Decision feedback 下之SC-FDMA 系統效能45
21 頻率偏移下使用並行干擾消除法下之SC-FDMA 系統效能. . . . . . . 47
表目錄
1 PAPR 值模擬比較之參數設置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2 SC-FDMA 與OFDMA 效能模擬比較之參數設置. . . . . . . . . . . 40
3 不同等化器效能比較模擬之參數設置. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4 使用decision feedback 架構下效能比較模擬之參數設置. . . . . . . . 44
5 頻率偏移下效能之模擬參數設置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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