3G演進系統(tǒng)的上行多址及隨機接入技術(shù)研究

3G演進系統(tǒng)的上行多址及隨機接入技術(shù)研究摘要3G演進系統(tǒng)中的上行多址是由上行以及下行兩種鏈路組成的，目前基于3G技術(shù)的上行鏈路是研究者關(guān)注的重點，因為其中要解決的問題還比較多。因為上行鏈路端口有別于下行鏈路，所以適用于下行多址的OFDM方法不能直接移植到上行鏈路中。而且現(xiàn)代社會中的通信越來越顯現(xiàn)出面對IP服務(wù)的標準，基于此，隨機接入技術(shù)改進也是亟待進行的研究。該論文就是以上行多址以及隨機接入為研究對象，通過對IFDMA以及DFT-SOFDM兩種不同的上行多址方案的模型、性能的分析以及二者的比較分析，以期提出有效的上行多址方案，同時提升隨機接入技術(shù)；在進行隨機接入技術(shù)的研究中，以方案的提出以及性能論證為研究方法，得出了DFT-SOFDM方案的使用具有更大的優(yōu)勢；此外論文還進行了能提升用戶數(shù)量的分類接入以及能夠提升系統(tǒng)使用效率的同步隨機接入和異步隨機接入方式的研究。關(guān)鍵詞：3G演進；上行多址；隨機接入；Abstract3Gevolutionsysteminuplinkmultipleuplinkanddownlinkiscomposedoftwolinkcomponent,basedonthecurrent3Gtechnologyuplinkfocuson,becauseoftheproblemtobesolvedismore.Becausetheuplinkportisdifferentfromthedownlink,soisapplicabletodownlinkmulti-accessOFDMmethodcannotbedirectlyextrapolatedtouplink.Butinmodernsociety,communicationincreasinglyrevealedfaceofIPservicestandards,basedonthis,randomaccesstechnologyimprovementistostudy.Thethesisisabovethelinemultipleandrandomaccessastheresearchobject,basedontheIFDMAandDFT-SOFDMoftwodifferentuplinkmultipleaccessschememodel,performanceanalysisandcomparativeanalysisofthetwo,inordertoputforwardeffectiveuplinkmultipleaccessscheme,whileimprovingtherandomaccesstechnology;intherandomaccesstechnologybasedon,toplanandperformancedemonstrationresearchmethod,obtainedusingDFT-SOFDMschemehasmoreadvantages;inadditionthepaperalsocarriedoutcanimprovethenumberofusersaccessandimproveclassificationefficiencysynchronousrandomaccessandasynchronousrandomaccessmoderesearch.Keyword:3Gevolution;uplinkmultipleaccess;randomaccess第一章緒論·1.1研究背景與意義為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，移動通信的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出了業(yè)務(wù)類型以及服務(wù)方式豐富多樣的特點，同時對信息數(shù)據(jù)的傳播速度也提出了新的要求，并且移動通信系統(tǒng)的康平率以及抗干擾的性能都有待提高。面對這種情況，以及被使用的OFDM已經(jīng)較好的解決了這個問題，但是OFDM的弊端在于峰均功率過高，這樣信息數(shù)據(jù)的發(fā)送端口又難以滿足其要求。該論文就是在這樣的一個背景下，進行了IFDMA以及DFT-SOFDM方案以及技術(shù)的研究，旨在保證OFDM技術(shù)的優(yōu)點發(fā)揮基礎(chǔ)上，改進其弊端，以優(yōu)化移動通信的服務(wù)。IFDMA技術(shù)研究始于1998年，但真正將該技術(shù)投入使用的是2005年實行的3GPP計劃。該技術(shù)突出的優(yōu)勢在于抗干擾性能較高，而且有效地避免了峰均功率過高的問題。但是目前IFDMA技術(shù)在信息接受以及對系統(tǒng)可能引起你的影響上的分析還不夠完善，諸如其中的信息接受的時間、頻率以及頻率的偏轉(zhuǎn)移位等問題的分析研究，而這些正應(yīng)該是IFDMA技術(shù)研究中應(yīng)該完善的地方。而DFT-SOFDM的研究以及與IFDMA技術(shù)的分析比較，在很大程度也促進了移動通信中的上行多址的選擇以及隨機技術(shù)應(yīng)用的提升。因為通信行業(yè)如今需要滿足的是更為更高求的信息數(shù)據(jù)服務(wù)和傳播，吟哦系統(tǒng)的服務(wù)終端口與基層端口之間的信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變速度比較快、次數(shù)也較多，因而對系統(tǒng)的隨機技術(shù)的也提出了更高的要求，系統(tǒng)所需要的是使用效率高，資源消耗較小的技術(shù)設(shè)備，因而該文中的隨機技術(shù)的研究也較有巨大的意義存在了?！?.2選題的研究現(xiàn)狀移動通信的多行選址中的下行鏈路技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)較為嫻熟，其主要運用的是上文中已經(jīng)大概講述過的OFDM技術(shù)，其信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗统绦蚩梢砸韵卤淼男问奖憩F(xiàn)出來，如圖，1-2-1圖1-2-1OOFDM在使用中最大的弊端在于帶來的峰均過高，進而由此陰風許多問題。因而對于技術(shù)含量較高的上行鏈路的選址就不能繼續(xù)選擇OFDM技術(shù)。但是假使使用OFDM之前先進行FFT以及IFFT技術(shù)的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變所依據(jù)的原理以及程序可以用下圖的形式表現(xiàn)出來。如圖1-2-2：圖1-2-2OFDM系統(tǒng)中的FFT轉(zhuǎn)變原理以及程序圖由上圖可以看出，OFDM技術(shù)使用之前，如果先進行插入技術(shù)變換，就能有效地降低OFDM的使用過程中的峰均功率值。這種信息傳播方式所能達到的結(jié)果與IFDMA方案的采用存在異曲同工之處。在IFDMA方案的采用時，首先要壓縮并復(fù)制原始信息數(shù)據(jù)，再對各個用戶調(diào)整之后，再與原始信號以及CP結(jié)合，最后進行傳輸。其顯示圖可以用下圖的形式表現(xiàn)出來。如圖1-2-3：圖1-2-3IFDMA方案采用中信息與用戶分布顯示圖就當今社會上行鏈路的使用情況來看，大多數(shù)情況下使用的都是穩(wěn)定性質(zhì)的DFT-SOFDM方式。而在隨機技術(shù)的選擇和采用上，其方式則由很多種，即FDM、TDM、CDM等等都是其中的方式之一，然而就目前的隨機技術(shù)的研究和使用成果而言，其并不能有效地滿足系統(tǒng)服務(wù)要求，因而加強隨機技術(shù)的同步以及異步接入方式的研究，以加快系統(tǒng)傳輸信息的高效方面的研究還需要進一步加強?！?.3選題研究內(nèi)容介紹本論文中，筆者的研究分為六個部分進行。第一章為論文的緒論部分。介紹的是基于3G演進系統(tǒng)的上行選址與隨機技術(shù)的研究背景以及意義；該選題目前的研究現(xiàn)狀，主要是以O(shè)FDM以及IFDMA技術(shù)為主進行了介紹，提出了上行選址以及隨機技術(shù)應(yīng)用的需要完善之處；以及本論文的研究內(nèi)容說明。第二章為上行選址中方案之一的IFDMA技術(shù)的說明，分別從該方案系統(tǒng)設(shè)計的模型以及性能兩個方面進行了分析說明。第三章為上行選址中方案之二的DFT-SOFDM技術(shù)的說明，也是以模型和性能兩個方面來進行分析，主要從mrc與zf以及mmse三種技術(shù)方面進行性能的分析。第四章為將上述兩種方案放在一起進行比較分析，分別從二者的繁復(fù)度、頻度偏移等角度進行比較分析。本章的重點部分為二者的頻率偏移的計算。第五章為論文的隨機技術(shù)的研究部分。在這部分內(nèi)容中，包含了隨機技術(shù)應(yīng)用之前的前導(dǎo)序列的說明，鮮明地制定了前導(dǎo)序列的長短數(shù)據(jù)；接著進行了同步隨機接入的問題，再者是異步隨機接入技術(shù)的研究。第六章為論文的結(jié)束語部分，包含了論文的總結(jié)以及展望內(nèi)容。第二章IFDMA技術(shù)的介紹說明·2.1IFDMA技術(shù)應(yīng)用的模型分析總的來說，應(yīng)用IFDMA技術(shù)進行信息的傳輸以及接受的基本流程圖可以以下圖的形式表現(xiàn)出來，下圖2-1即為：圖2-1IFDMA應(yīng)用中信息傳輸與接受的流程圖通過上圖的展示，可以看出i客戶所需要的信息數(shù)據(jù)的獲得中間必須要通過速度較快的樣本采集環(huán)節(jié)，信息數(shù)據(jù)輸送過程是有相應(yīng)的保護間隔以避免輸出過程中的干擾問題，然后再用各個用戶所需的信息數(shù)據(jù)和各種各樣的載波偏移量相乘，最后按照偏移量的不同來區(qū)分用戶，上述所說的就是信息數(shù)據(jù)的調(diào)制程序，信息在經(jīng)過調(diào)制程序之后才被發(fā)送。系統(tǒng)的信息接受端口在接到信息之后，首先將其中的保護間隔以及調(diào)制取消，最后得到的就是i用戶的所要求的信息了。·2.2IFDMA技術(shù)應(yīng)用的性能分析在對IFDMA技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)性能分析中，筆者重點關(guān)注的是頻率以及時間均為同步與頻率是否偏移對技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響。2.2.1頻率與時間均同步對FDMA技術(shù)應(yīng)用的影響筆者在2-1節(jié)中已經(jīng)就IFDMA技術(shù)應(yīng)用模型進行簡單地說明，信息數(shù)據(jù)傳輸過程中，保護間隔措施的采用在很大程度上起到了抗干擾的作用，同時也使得降低了該技術(shù)應(yīng)用中系統(tǒng)對時間的同步調(diào)的要求。然而如果徹底消除干擾的存在，其基本要求就是發(fā)送信息的用戶以及接受信息端口的載波頻率的步調(diào)是一致的，即頻率沒有發(fā)生偏動或者移位現(xiàn)象。然而要真正達到這樣的要求，難度是比較大的，這是信息接受端口的頻率一致，而發(fā)送信息的用戶方面的頻率則可能存在較大的偏差。2.2.2頻率均衡對TFDMA技術(shù)應(yīng)用的影響IFDMA技術(shù)的采用過程中，系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)的接受端口內(nèi)部都會設(shè)計相應(yīng)的頻率均衡器，該設(shè)備的采用在很大程度上能夠?qū)π畔鬏斶^程中可能產(chǎn)生的時間拖延或者幅度不合理變化進行調(diào)整，而且頻率均衡器的設(shè)置基本上是智能化設(shè)備。被采用的頻率較大的均衡設(shè)備有MMSE、MRC、ZF三種，這三種設(shè)備的功能存在較大的差別，下文就是這三種設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用的比較性分析。各個信息用戶發(fā)送信息的頻率是呈現(xiàn)一種相互交叉的狀態(tài)的，所以在信息端口接到信息之后將其中的保護間隔取消后，再進行IFFT的技術(shù)轉(zhuǎn)換，就會發(fā)現(xiàn)計算信息傳輸頻率均衡的方法了。先假設(shè)采集樣本后的接受到的信息的長度為Lq,而且系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)的接受端口只有一個的情況下，計算頻率均衡的公式可以如下表示，如公式2-2-2公式2-2-2而基于以上的信息頻率均衡計算公式，再結(jié)合2-1節(jié)中所講到的，將i用戶的信息傳輸進行FFT與IFFT技術(shù)的轉(zhuǎn)換，采用的公式為2-2-3以及2-2-4公式2-2-3公式2-2-4根據(jù)以上公式可以得到IFFT技術(shù)轉(zhuǎn)換值為，然后依據(jù)同樣的原理計算當系統(tǒng)中信息接受端口為多個時，頻率均衡值的計算方法。采用的公式如下，公式2-2-5公式2-2-5通過以上的公式的采用可以得出這樣的結(jié)論，系統(tǒng)中的信息接受端口較多時，信息的接受是以各個端口接受到的信息經(jīng)過FFT技術(shù)轉(zhuǎn)換之后，和相應(yīng)端口的信息傳輸路徑參數(shù)進行FFT技術(shù)轉(zhuǎn)換后所得值相乘，乘積最后進行IFFT技術(shù)的轉(zhuǎn)換而獲得。正如筆者上述所言，各個信息端口接收到的信息的頻率呈現(xiàn)出的是交叉狀態(tài)，并非重合，這種狀態(tài)在一般情況都保持穩(wěn)定。此種情況下的信息頻率均衡的程序可以分為以下幾個：首先是將信息端口的信息進行FFT技術(shù)轉(zhuǎn)換，依據(jù)信息發(fā)送的用戶情況的不同采用相應(yīng)的調(diào)整方法，然后以信息發(fā)送的用戶為依據(jù)進行FFT技術(shù)轉(zhuǎn)換后的信息分類。然后是各個用戶信息發(fā)送路徑參數(shù)的PPT技術(shù)的轉(zhuǎn)換，所得到的轉(zhuǎn)換值為H（i）,再均衡各個用戶發(fā)送信息的頻率。最后是頻率均衡過的信息做ifft技術(shù)的轉(zhuǎn)換，最后獲取用戶信息發(fā)送值x(i)。一般情況下，均衡信息頻率的程序可以表示成如下圖所示：圖2-2-2均衡信息頻率的程序圖信息數(shù)據(jù)的頻率在均衡之后，信息端口接受到的信息的在避免了重復(fù)性等調(diào)整之后，均衡系統(tǒng)的信息接受端口上的信息頻率的的方式一般有三種，分別是ZF、MMSE、MRC，但是三種方法是用之后的收效并不一樣，其比較分析可以表示成如下圖，如圖2-2-3所示：圖2-2-3ZF、MMSE、MRC的均衡成效分析圖由以上圖可以看出，成效最高的是MMSE，但是就是用簡捷度而言，ZF均衡方法是最容易的，MMSE的難度最大。所以以上三種方式綜合起來而言，并不能單純地說哪個最好，要綜合考慮實際情況，來選擇使用。在移動信息數(shù)據(jù)的傳輸中，其渠道一般都呈現(xiàn)非單一化的特征，這在很大程度上就會對系統(tǒng)的使用產(chǎn)生影響。以MMSE均衡方法為例子，除了將信息發(fā)送的用戶量進行更改以外，其它條件不變，系統(tǒng)使用受到的影響可以表現(xiàn)成下圖所示，如圖，2-2-4，由下圖可觀察到，系統(tǒng)使用效果與用戶數(shù)量之間呈現(xiàn)反比關(guān)系，這種情況很可能是用戶數(shù)量增加之后，對系統(tǒng)的干擾加強。圖2-2-4系統(tǒng)使用受用戶數(shù)量變化影響圖·2.3小結(jié)在本章中，筆者主要介紹了上行選址中的IFDMA技術(shù)的應(yīng)用的介紹，通過對技術(shù)系統(tǒng)模型以及性能的介紹進行相關(guān)研究。重點在性能的研究上，進行了信息傳輸時間、頻率步調(diào)相同情況下技術(shù)的應(yīng)用。該章的重點還在于信息頻率均衡計算方式的說明，方式有三種，而MMSE的成效最高，但其使用成效隨著用戶數(shù)量的增加而降低。第三章DFT-SOFDM技術(shù)的介紹說明·3.1DFT-SOFDM技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)模型介紹DFT-SOFDM技術(shù)應(yīng)用的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ匠绦蚩梢砸韵聢D的形式表現(xiàn)出來，如下圖3-1：:圖3-1DFT-SOFDM技術(shù)的信息傳輸結(jié)構(gòu)圖通過對上圖的分析可以看到，系統(tǒng)中的調(diào)制器先對用戶發(fā)送而來的信息進行相應(yīng)地調(diào)整，而且系統(tǒng)中的調(diào)制器調(diào)整功能基本是自動化的，綜合性能較好。如果假使用戶發(fā)送而來的第一類信息數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)的FFT技術(shù)的轉(zhuǎn)換調(diào)整后得到的信息數(shù)據(jù)為：系統(tǒng)中的濾波器用于信息數(shù)據(jù)的發(fā)送，但是該設(shè)置的運用會對信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖虞d波造成一定的負面影響。以避免此種負面影響為目標，一般的方法是將子載波數(shù)值假設(shè)成0，即系統(tǒng)內(nèi)部的子載波總數(shù)值應(yīng)該是要大于信息傳輸中應(yīng)用的子載波數(shù)值。子載波是由固定式以及分布式兩種方式構(gòu)成的。如圖3-1-1以及公式3-1所示即為子載波的兩種映射程序以及方式展示圖：圖3-1-1子載波的兩種映射方式展示圖（左邊衛(wèi)固定映射，右邊為分布映射）公式3-1-1子載波映射方式但是，以最大限度地避免信息傳輸過程中的受干擾為原則，子載波在操作中實際傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)序列值為：公式3-1-2子載波實際傳輸信息序列值根據(jù)圖3-1-1的分析中可以看出，系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)的接受端口上的技術(shù)使用一般都為均衡頻率技術(shù)，而且信息接受的時間以及頻率都是同步的、載波為均衡或者不存在偏離移位現(xiàn)象。系統(tǒng)基層站點在收到各個信息用戶傳輸而來的信息數(shù)據(jù)之后，要對信息發(fā)送源頭以及通道的信號端口做技術(shù)處理，因為信息發(fā)送源地以及通道豐富多樣，在這里將端口接受到的第一個信息數(shù)據(jù)值用如下公式表現(xiàn)出來，如公式3-1-3：公式3-1-3端口接受到的一個信息數(shù)據(jù)值下表為該信息數(shù)據(jù)值接受的進一步分析：每個用戶提取出自己占用子載波上的數(shù)據(jù)，根據(jù)信道估計做頻域均衡得到用戶信息，設(shè)為Y做IFFT變?yōu)闀r域信息，表達式為:經(jīng)過商標步驟的分析計算，就能較為精確地得出信息發(fā)送原地的用戶情況。但是子載波的固定形式的映射以及分布形式的映射之間并非是完全對立的，因而子載波的兩種映射方式的使用存在相同之處，但是必須要重點說明的是，在映射過程中，為了保護用戶以及信息數(shù)據(jù)的完整性，必須在信息數(shù)據(jù)中套用保護間隔。在信息數(shù)據(jù)的發(fā)送之前，只有將上述保護工作做好，才能確保信息數(shù)據(jù)發(fā)送達到預(yù)期目標?！?.2DFT-SOFDM技術(shù)應(yīng)用中系統(tǒng)的性能分析相對于上一章中講到的IFDMA技術(shù)而言，DFT-SOFDM技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)對寬帶的使用頻率是很高的，而且SOFDM技術(shù)中的子幀形式以及保護間隔使用的時間頻率也不盡相同。假設(shè)該技術(shù)使用中，應(yīng)用系統(tǒng)的子幀形式為兩個短塊的使用，則其格式以及CP（保護間隔）使用的時間頻率為下圖3-2所示，圖3-2子幀形式為兩個短塊格式時CP使用的時間頻率圖在技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)用系統(tǒng)如果使用的是單載波信息傳輸方式，那么其頻率將在很大程度受到干擾而發(fā)生偏移現(xiàn)象，必要采取的措施是在系統(tǒng)信息的接受端口設(shè)置均衡信息接受頻率設(shè)置。而且，信息傳輸頻率發(fā)生偏移的現(xiàn)象對于DFT-SOFDM技術(shù)采用中的系統(tǒng)應(yīng)用的負面影響極大，因而要盡力保證頻率的均衡，采取有效的措施，如在信息接受端口采用性能較高的MMSE技術(shù)、信息傳輸?shù)那揽梢詾門U通道、選擇性地使用BPSK或者qpsk兩種調(diào)整方式，這樣就能保證該技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)取得較好的性能，如圖3-2-1，通過下圖看到的分析能看到，系統(tǒng)中的調(diào)制器采用BPSK調(diào)制方法時應(yīng)用效率較高。圖3-2-1BPSK以及qpsk兩種調(diào)制方式的采用對應(yīng)用系統(tǒng)的影響·3.3小結(jié)在本章中，以DFT-SOFDM技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)為研究對象，通過介紹其系統(tǒng)模型以及性能來進行相應(yīng)的研究分析，重點在于信息傳輸中子載波頻率均衡的分析以及不同的調(diào)制方法對系統(tǒng)的性能影響（BPSK的應(yīng)用成效較高）。第四章IFDMA以及DFT-SOFDM的比較研究·4.1兩種技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜程度比較正如筆者上述所言，應(yīng)用單載波傳輸信息很容易造成頻率的偏移現(xiàn)象，面對這種情況最常采用解決方法就是均衡器的采用，因此均衡器的有效使用很大程度上決定了單載波技術(shù)的高效應(yīng)用。通過第二章以及第三章的研究介紹可以知道，二者在應(yīng)用系統(tǒng)的信息接受端口都已經(jīng)使用了頻率均衡器，而且計算信息時間、頻率均衡的方法也沒有存在很大的差異，從這個方面來說二者的實施難度相當。在信息的傳輸環(huán)節(jié)中，IFDMA技術(shù)的應(yīng)用是先對信息重疊以及壓縮，接著再于頻率偏離移動數(shù)值相乘，最后再套上保護間隔即可；在DFT-SOFDM技術(shù)的應(yīng)用時，首先要進行FFT技術(shù)的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過子載波不同方式的映射，接著進行IFFT技術(shù)的轉(zhuǎn)換，套上保護間隔之后進行信息數(shù)據(jù)的傳輸，所以在本環(huán)節(jié)中，DFT-SOFDM技術(shù)的的實施難度明顯是要大于IFDMA技術(shù)的?！?.2兩種技術(shù)應(yīng)用的載波偏離移動分析比較一般情況下，用戶發(fā)送過來的信息數(shù)據(jù)是產(chǎn)生偏離移位現(xiàn)象的粗略計算方法可以分為以下幾種：信息數(shù)據(jù)傳輸循環(huán)前綴計算方法，此種方法的應(yīng)用的優(yōu)點在于應(yīng)用系統(tǒng)的運行不會受到干擾，而且其計算的結(jié)果一般比較接近于實際數(shù)據(jù)值，然而，如果預(yù)期估計頻率偏移值較大（超出0.5）的情況下，此種方法不能采用，否則將導(dǎo)致計算結(jié)果的不準確；基于訓(xùn)練序列的計算方法，這種方法的采用，其優(yōu)點在于計算結(jié)果較為準確。第一種方法是兩種上行選址中都會經(jīng)常采用的，因而下文筆者就以CP，即循環(huán)前綴為例子進行頻率偏離移位值初略計算的研究。根據(jù)筆者在3-2節(jié)中表述，在IFDMA技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)中，信息傳輸通道使用的是TU通道，調(diào)制器信息端口使用的是BPSK方法調(diào)制以及MMSE技術(shù)進行頻率均衡，而頻率偏離移動值的初步計算技術(shù)上使用的則是循環(huán)前綴，即CP方法。一般的CP的被采用時，其長度大約為80，但這個長度并不能確定地說是最適合的長度，在系統(tǒng)的子幀形式仍采用圖3-2所示的情況下，TFDMA技術(shù)應(yīng)用的頻率偏離移動值的初略計算結(jié)果為以及保護間隔的使用的最適合的長度的分析結(jié)果可以分別表示成下圖4-2-1以及圖4-2-2所示：圖4-2-1頻率偏離移動值的初略計算仿真結(jié)果圖4-2-2IFDMA技術(shù)使用中，保護間隔最適宜長度以上是對IFDMA技術(shù)方案的頻率偏移值的初步計算的方法以及為使方案的應(yīng)用成效最高，保護間隔的長度應(yīng)該為多少的問題的說明。在上行選址的另一個方案——DFT-SOFDM中，上述兩個問題的分析結(jié)果也是一樣，而在該方案中保護間隔的長度值具體為多少，則還暫時不能確定?！?.3小結(jié)在本章中主要進行的是上行選址中的兩種使用方案的比較分析，這種分析研究主要是從對二者的應(yīng)用難度以及頻率偏離移動值的初略計算兩個方面進行，而其中的重點又放在了頻率偏離移動值的初略計算上，在二者頻率值的初略計算上，筆者又以保護間隔這個關(guān)鍵性的影響因素為研究對象進行了重點分析，并且將保護間隔的長度設(shè)置可能對方案應(yīng)用造成的影響也作為研究的一部分進行了探討。第五章基于3G演進系統(tǒng)的隨機技術(shù)的分析·5.1章節(jié)概述正如筆者在論文緒論以及摘要中已經(jīng)講到過的，目前的隨機技術(shù)的應(yīng)用以FDM.TDM.CDM以及FDM/TDM幾種為主，而現(xiàn)代社會中的通信信息數(shù)據(jù)的高效率傳播的要求越來越高，而且的信息數(shù)據(jù)的同步以及異步的轉(zhuǎn)化頻率較高，而信息數(shù)據(jù)的隨機技術(shù)的應(yīng)用是信息傳輸以及信息傳遞信息指令的功能的綜合。所以在本章中主要是以同步隨機技術(shù)以及異化技術(shù)為研究對象，分別在RACH信息導(dǎo)入設(shè)置以及信息傳輸兩個方面進行相應(yīng)的研究?！?.2同步隨機技術(shù)的相關(guān)分析5.2.1RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置對于隨機技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)自我監(jiān)測能力有較大的促進作用，RACH序列在通常情況下與CAZAC序列具有相似的特性，可以把CAZAC的定義用序列公式的形式表現(xiàn)出來：公式5-2-1CAZAC的定義表示上述公式中的L是不固定的正整數(shù)，而其中的K則是固定的與L有相關(guān)性的數(shù)字，各個CAZAC之間是否呈現(xiàn)正相交的狀態(tài)是由數(shù)字K是否同一來決定的。為了達到更好地提升系統(tǒng)的自我檢測能力的目標，在RACH信息導(dǎo)入序列的選用上必須要堅持自我相關(guān)性能較高而與其他序列的相關(guān)性則較低的原則。在隨機技術(shù)的采用時，因為數(shù)據(jù)用戶不止一個，因而相互之間肯定會產(chǎn)生交叉或者摩擦，這些都是隨機技術(shù)應(yīng)用是否成功的影響因素。信息數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的基層站點中運用相關(guān)措施就能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、判定這些摩擦的目標，措施步驟為：層站點把各個相同時間點接入的用戶信息的信號以及相應(yīng)的有參考價值的信號相加，然后再進行峰均功率值的監(jiān)測。上述措施采用是以各個CAZAC序列都存在一定的自相關(guān)性質(zhì)以及互相關(guān)聯(lián)性質(zhì)，例如a(n)，b(n)兩個序列，它們之間存在的聯(lián)系性為：通常情況下，兩個序列之間的互相關(guān)數(shù)值以及單個序列的自相關(guān)性數(shù)值可以以下圖5-2-1的形式展示出來，而通過以下圖示，也可以以相同的原理獲取峰均功率值。圖5-而通過以上圖示，也可以以相同的原理獲取峰均功率值。在峰均功率計算出來之后，再將各個序列的峰均數(shù)值比作為RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置監(jiān)測的基準，當監(jiān)測到的數(shù)據(jù)值超出了這個數(shù)值時，監(jiān)測結(jié)果就將顯示出來。下圖5-2-2為RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置監(jiān)測流程圖圖5-2-2RACH信息導(dǎo)入序列的監(jiān)測流程圖由以上分析可以看出，成功預(yù)先設(shè)定的峰均功率值是RACH序列監(jiān)測能否成功的決定性因素，RACH的監(jiān)測存在錯誤檢測以及虛警現(xiàn)象，其出現(xiàn)的概率可以表示成如下：在RACH監(jiān)測探討時，筆者將其他仿真條件定義為如下表內(nèi)，如表5-2-2所示：表5-2-2仿真條件集中表下列所列圖示為不同寬帶條件下的信息信號收入以及RACH序列相關(guān)值，其中圖5-2-3以及5-2-4的寬帶條件為1.25MHz，5-2-5以及5-2-6寬帶條件為5MHz。圖5-2-3圖5-2-4圖5-2-5圖5-2-6圖5-2-7圖5-2-8圖5-2-7以及5-2-8圖是寬帶條件為10MHz時，信息接受通道為AWGN以及TU情況下，RACH錯誤監(jiān)測發(fā)生的概率比較圖。圖5-2-9所示為系統(tǒng)寬帶是10MHz的條件下，類屬于不同寬帶數(shù)值的RACH監(jiān)測的成效顯示圖，通過圖示可以看出，信息接受通道的噪音大時，成效提升，反之噪音更小時，成效提升不大，此外，寬帶條件為1.25MHZ使，RACH監(jiān)測成效一直相對較高，因此1.25MHZ寬帶下的RACH監(jiān)測更實用。圖5-2-9下圖5-2-10所示為寬帶是1.25MHZ的條件下，用戶發(fā)送的信息符號是1以及4的時候，RACH序列設(shè)置的信息數(shù)據(jù)收入情況的比較分析圖，圖5-2-10另外，還需要特備說明的是RACH序列設(shè)置的信息符號數(shù)值的大小是與其所用小區(qū)的大小密切相關(guān)的，而RACH序列的寬帶條件不同，則序列所需的子幀數(shù)也將發(fā)生變化。例如在一個直徑為20千米的小區(qū)內(nèi)部，寬帶條件為5mhz的rach序列可能要用到的子幀數(shù)為八個，而寬帶條件為10MHZ的RACH序列所用的子幀數(shù)可能是兩個。在RACH序列設(shè)置中，將CDM/TDM/以及FDM幾種隨機技術(shù)綜合起來運用的話，將在很大程度上使得信息數(shù)據(jù)信號的接受變得簡單化，相關(guān)器的使用也將大為減少，也能夠方便信息輸入用戶的接入；另一方面也將使得RACH信息導(dǎo)入序列的設(shè)計更加的簡單，因為信息輸入用戶按照不同類型實行類別分組，各組用戶可供選擇的RACH序列將更多，而選擇到自相關(guān)以及互相關(guān)性能都不錯的概率也將更大?！?.2.2信息數(shù)據(jù)的接入實質(zhì)上是綜合系統(tǒng)接受信息數(shù)據(jù)的請求，并將其接納，在同步信息的隨機接入過程中，各個信息數(shù)據(jù)的導(dǎo)入時間是被假設(shè)成一致的，RACH信息導(dǎo)入序列的設(shè)計中，時分以及頻分是聯(lián)合在一起的，具體的信息數(shù)據(jù)接入方法設(shè)計可以圖5-2-2的形式表現(xiàn)出來，圖5-2-2上圖所展示的設(shè)計方式的使用是以信息輸入用戶按類別分好組為基礎(chǔ)的。用戶的分組是基于系統(tǒng)內(nèi)的時域分組模塊進行的，之后再頻域上再進行相應(yīng)的分組。該方法中使用的信息數(shù)據(jù)符號均為RACH序列符號，系統(tǒng)中每個子幀內(nèi)部都有這種符號設(shè)計，具體設(shè)計結(jié)構(gòu)如5-2-3圖中所示。在這種情況下，時域是由X個模塊組成的，頻域結(jié)構(gòu)則分成穩(wěn)定性質(zhì)的構(gòu)造以及分散性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性質(zhì)的頻域結(jié)構(gòu)中包含了Y個子載波模塊，單個子載波模塊中又含有多個串聯(lián)而成的更小單位的子載波模塊構(gòu)成。頻域中的每一個子載波模塊都能夠接收到RACH序列組發(fā)布的信息數(shù)據(jù)信號值，每一個序列組可以包含Z列，這樣以組為單位，系統(tǒng)擁有的信息輸入用戶可以計算做X*Y*Z。圖5-2-35.2.3信息數(shù)據(jù)的傳入以及輸送分析筆者在本小節(jié)中，以同步隨機技術(shù)中的信息傳送以及導(dǎo)入為研究對象進行相應(yīng)研究，這是本章中的一大重點。在同步隨機技術(shù)的應(yīng)用中，信息數(shù)據(jù)的傳輸以及導(dǎo)入是比重較大的一個方面，而該方面又是由同步以及非同步兩種情況組成的。因為DFT-SOFDMA技術(shù)使用性能較高，因而在隨機技術(shù)的應(yīng)用中，該技術(shù)使用的頻率較高。單個子幀內(nèi)部可容納的子載波數(shù)量是有限的，這也就限制了信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，為了提升信息傳送的效率，較為有效的措施就是IDMA的采用。同步條件下的信息隨機接入中，子幀形式與第三章中所述一致，IDMA技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖可以表示為圖5-2-圖5-2-如果在同步隨機技術(shù)中，系統(tǒng)的寬帶條件為5M，通常情況下，該類系統(tǒng)中較大模塊中的包括了近三百個子載波，而較小的模塊中則包括了一百五十個子載波。信息數(shù)據(jù)的傳輸以及導(dǎo)入同時包含了前導(dǎo)以及用戶數(shù)據(jù)比特，單個子幀內(nèi)部同時進行以上兩個方面的信息傳送時，不可能超過四個用戶數(shù)量。如果使用IDMA技術(shù)，隨機接入的信息數(shù)據(jù)量是由系統(tǒng)的寬帶條件以及交織器的設(shè)置情況共同決定的，交織器在其中其主要的決定作用。信息數(shù)據(jù)在導(dǎo)入之后，系統(tǒng)用相應(yīng)的擴頻以及編碼設(shè)備進行調(diào)整，調(diào)整后的信息數(shù)據(jù)信號值假設(shè)為A，然后運用交織器作用于上述信號值，得到一個新的信號值為B，而信息數(shù)據(jù)的傳輸通道只是一般的城市通用信息傳輸渠道，接著再運用cBc的方式運算出實際部以及虛擬部的信號值，而根據(jù)這個信號值以及交織器的不同進行不同信息數(shù)據(jù)用戶小區(qū)的劃分。在以下的討論中，將綜合系統(tǒng)的寬帶條件假設(shè)為5M，而且信息數(shù)據(jù)的傳送通道為TU，單一子幀內(nèi)部的信息用戶數(shù)量為兩個，用戶信息比特的長度值為24，基于DFT-SOFDM所具有的優(yōu)勢，而選用其與IDMA技術(shù)的運用進行比較研究，假設(shè)兩種技術(shù)的子載波不存在差異的情況下，對比二者的應(yīng)用效果。在DFT-SOFDM技術(shù)的應(yīng)用中，當信息用戶數(shù)量超過四個時，在信息接入端口設(shè)置MMSE頻率均衡設(shè)備。在端口接入的信息數(shù)據(jù)信號值為Y1，F(xiàn)FT技術(shù)進行轉(zhuǎn)換后獲得新的信號值為Y,信息傳輸通道中的噪音在經(jīng)過FFT技術(shù)轉(zhuǎn)換后為H1,Ec/No表示的是單位信息比特功率與噪音功率之間的比值，w(k)則均衡頻率系數(shù)值，這樣的話，單個用戶傳輸?shù)男畔⒕忸l率系數(shù)值可以表示成如下形式：DFT-SOFDM以及IDMA技術(shù)應(yīng)用中的調(diào)制器都是BPSK，信息傳輸通道都是TU格式，信息信號接收的天線為一發(fā)一收，系統(tǒng)寬帶條件為5M，信息用戶的數(shù)量暫時先不作為考慮條件，二者的性能比較圖為5-2-5圖5-2-通過以上圖的觀察即能看出，影響因素均相同的情況下，IDMA技術(shù)的使用成效比DFT-SOFDM技術(shù)的使用效率更高。所以，IDMA技術(shù)具有更強大的優(yōu)勢能被應(yīng)用到隨機技術(shù)選擇中。另一方面，以獲得更大的信息接入用戶數(shù)量為目標，將DFT-SOFDM技術(shù)中的調(diào)制器換成性能更高的QPSK，而IDMA中的調(diào)制器不變，其他一切因素也不變，二者的使用效果圖可以表示成圖5-2-圖5-2-6由以上圖可以看出，DFT-SOFDM技術(shù)中的調(diào)制器即使換成更高級類別時，其使用效果仍然低于IDMA技術(shù)的使用，實踐證明，同步信息隨機接入中采用IDMA技術(shù)不僅能保證信息的有效傳送，同時也能增加信息用戶的接入數(shù)量。·5.3異步隨機技術(shù)的相關(guān)分析5.3.1RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置分析一般來說，異步信息的隨機接入中的RACH序列設(shè)置都會呈現(xiàn)出下列特點：信息數(shù)據(jù)的信號值的監(jiān)測時間不一致。控制類別數(shù)據(jù)的傳輸時間相同。對上行選址相關(guān)設(shè)備的請求的回應(yīng)。異步隨機接入中的RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置的構(gòu)造可以下圖5-3-1形式表現(xiàn)出來:圖5-3-1在異步信息數(shù)據(jù)的隨機接入中，信息的傳輸方式不止一種，最主要的方式有兩個：Preamble以及preamble與message的綜合運用。第一種方式的應(yīng)用優(yōu)勢在于，用戶信息數(shù)據(jù)的比特包含于其中，而第二種方式的采用盡管輸送的比特值更大，不過使用中調(diào)節(jié)器以及通道的要求比較高，所以運用起來較為復(fù)雜且成效不穩(wěn)定，因而，筆者在本文中就選擇第一種方法為例，進行RACH信息導(dǎo)入序列設(shè)置的說明。異步隨機中的RACH設(shè)計與同步隨機中基本相似，其長度值的計算公式為：RACH序列監(jiān)測地有效使用，其虛警概率不能超過1%，因而以此為依據(jù)，序列的長度較合理的設(shè)計可以表示成下表5-3-1表5-3-1按照上表所示數(shù)據(jù)來看，以DFI’-SOFDM為例，序列長度的計算可以按以下步驟來進行，單個信息信號中的子載波的數(shù)量為七十五個，單個子載波的跨度為15KHZ，因而其占用的面積為5kHz*75=1125KHZ。按照公式5-3-1來計算，能得出Ep/No的比值（R/BW的比值為0.8789），運用而得的實際數(shù)值為表5-3-1-1所示，該表所示的內(nèi)容與5-3-1是相通的。公式5-3-1表5-3-15.3.2信息數(shù)據(jù)的輸出以及導(dǎo)入的分析通常情況下，在系統(tǒng)隨機技術(shù)的應(yīng)用中，信息數(shù)據(jù)的發(fā)送只要將一定的頻率值為依據(jù)即可，然而為了提升信息數(shù)據(jù)的有效傳送，減少信息數(shù)據(jù)的比特傳送，以及提升系統(tǒng)使用效率，保證信息接受和輸出的及時性，就必要采取一些附加措施，本文就一次為目標，進行了CCSK序列的技術(shù)應(yīng)用的研究。CCSK序列在已異步信息數(shù)據(jù)的隨機輸出以及導(dǎo)入中的運用流程圖可用圖5-3-2來表示，由下圖可以看出，運用CCSK技術(shù)進行信息數(shù)據(jù)的傳送，其程序較為簡單，但對系統(tǒng)中的調(diào)制器的要求比較高。圖5-3-2第六章結(jié)束語·6.1結(jié)論當今社會的信息數(shù)據(jù)的傳送已經(jīng)基本實現(xiàn)了以3G系統(tǒng)為基礎(chǔ)的高效傳播，但是其中的仍然有較多的問題需要解決，本文基于此進行了以3G演進系統(tǒng)為依舊的上行選址以及隨機技術(shù)的研究，綜觀論文的研究來看，其研究的成果有：（1）較為系統(tǒng)地將上行選址中的IFDMA以及DFT-SOFDM兩種典型的方法技術(shù)，對二種技術(shù)中的頻率均衡的計算方法也給了研究結(jié)果，對于用戶數(shù)量與技術(shù)運用成效二者之間的關(guān)系也有研究，提出了用戶數(shù)量增對時，技術(shù)應(yīng)用的成效將降低；并且以DFT-SODFM為例，說明了調(diào)制器的不同應(yīng)用將影響使用效率。（2）將以上兩種技術(shù)進行了對比分析，重點從應(yīng)用復(fù)雜度以及頻率偏離移動兩個方面進行了說明，結(jié)果得出IFDMA的實施難度明顯更小。此外，研究還獨處，保護間隔的長度的合理設(shè)置是提高系統(tǒng)性能的重要方法。（3）以同步信息隨機接入以及異步信息隨機接入為主要對象進行了隨機技術(shù)的研究，研究中得出了運用RACH序列以及CCSK序列提升信息的隨機接入效率，此外也對二者的信息數(shù)據(jù)的傳送進行研究。·6.2展望基于論文篇幅的限制，本文在研究上還有很多地方值得進一步研究：例如在上行多址的研究中，就對IFDMA以及DFT-SOFDM兩種技術(shù)進行了探討，而且二者的探討還不全面，對于信息數(shù)據(jù)的傳輸通道的估算、調(diào)制器的合理運用等方面都可以進行深入的研究。值得提出的是本文的保護間隔的長度值對系統(tǒng)使用效率的影響的研究不夠深入，這是很有價值的研究。在信息數(shù)據(jù)的隨機接入技術(shù)研究中，對同步與異步隨機技術(shù)的研究都不夠深入，如何進一步提升二者的信息傳送效率仍然值得進一步研究。參考文獻[1]U·Sorger，I·D·Broeek，M·Schnell，InterieavedFDMA-Anewspread-speetrummultiple-aeeessseheme.ConferenceproeeedingoftheIEEEInternationalcnfereneeoncommunications(ICC，98)，Atlanta，Georgia,USA.June1998，PP:1013-1017.[2]ERICSSON，Rl-050254，UplinkTransmissionScheme，3GPPTSGRANWG1meeting#4obis，Beijing，China，4-8，APril，2005[3]John，GProakis，Digitalcommunications，ThirdEdition，1995，MeGraw-Hill，Inc[4]S.HaraandR.Prasad，overvieqofmultiearrierCDMA，’IEEECommun.Mag.，vol·35，No12，PP.126-144，Dec1997[5]姜緒永，顏彪，李志軍.基于OFDM技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng).現(xiàn)代電子技術(shù)200326(23):31:33[6]Theodore5.Rappaport.無線通信原理與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社2002年7月[7]3GPP，RI-050702，NTTDoCoMo，NEC，SHARP，DFT-spreadOFD