（通信与信息系统专业论文）移动通信系统多址接入干扰与小区间干扰分析与抑制.pdf

西南交通大学博士研究生学位论文第l 页 摘要 随着移动通信技术的不断发展，用户对移动通信的有效性和可靠性都提出了更高 的要求，这就需要系统内用户的信干噪比( s i n r ) 必须得到极大的提高。而提高s i n r 除了增大信号功率外，降低各类干扰成了一种极其有效的方法，也是移动通信系统中 的一个研究关键点。蜂窝移动通信系统中的干扰主要包括小区内的多址接入干扰和小 区间干扰，对这两者干扰大小的分析及抑制技术的研究，具有重要的理论意义和实用 价值。本论文首先采用随机接入随机扩频码分多址( c d m a ) 系统模型和大系统分析 方法，结合重传分集和多用户检测技术，深入揭示c d m a 系统中多址接入干扰等问题 的基本特性和极限性能；然后通过对蜂窝系统小区间干扰大小的分析，本论文采用了 各小区间信号在自相关域不重叠的特性，提出了基于信号自相关的方法，以有效地降 低小区间的干扰。 c d m a 是个干扰受限的系统。由于多用户检测技术在恢复信号的过程中，同时考 虑了来自其他用户的干扰，因此该技术可以极大地抑制多址接入干扰，提高系统性能。 论文首先针对瑞利衰落信道中的c d m a 随机接入系统，研究了其在解相关和最小均方 误差( m m s e ) 检测器下的性能。研究发现，当系统用户数和扩频增益都趋于无穷大 而两者的比值为一定值时，系统接收端的输出s i n r 几乎处处收敛于某个常数，而该常 数与扩频序列无关，只依赖于业务负载、传输概率、信道响应和发送功率分布情况。 通过对吞吐量和频谱效率的分析，发现m m s e 检测器要优于解相关检测器，这是因为 m m s e 检测器还考虑了系统噪声的影响。通过对系统稳定区域的研究，得到系统处于 稳定状态的条件为数据包的到达速率小于服务速率；通过对系统稳定区域的仿真研究 发现，系统的稳定区域随着业务负载的提高而缩小。 无线c d m a 信道的特征是多用户干扰和多径衰落，数据包需要传输多次才能被成 功检测。由于多址接入干扰、噪声和衰落都是随机时变的，因此每次接收到重传的数 据包信号是不相同的。如果将多次重传的数据包进行联合检测，则可以获得额外的重 传分集。论文将重传分集应用于c d m a 随机接入系统，研究其在瑞利衰落信道下的多 址接入干扰以及系统性能的情况：并结合匹配滤波器、m m s e 检测器，采用大系统分 析方法，得到s i n r 下界的闭合表达式，该表达式同样与扩频序列无关。理论分析和仿 真结果表明，重传分集和多用户检测技术都可以极大地提高系统的吞吐量和频谱效率 等性能。通过对能量效率的分析发现，当信噪比( s n r ) 大于某个最佳值时，频谱效 率随着能量效率的增加而增加，并趋近于某个恒定值；而当s n r 小于该最佳值时，频 谱效率随着能量效率的增加而降低。 接着，论文对c d m a 蜂窝系统上行链路的性能进行了分析。信道模型同时考虑了 大尺度衰落和小尺度衰落：大尺度衰落采用路径损耗和阴影衰落相结合的模型：小尺 度衰落采用瑞利衰落模型。论文首先分析了在基站接收端所遭受的小区内多址干扰和 第1 i 页西南交通大学博士研究生学位论文 小区间干扰的情况；其次采用大系统分析方法分别推导得出了通过匹配滤波器和 m m s e 检测器后的输出s i n r 近似值，该s i n r 只取决于小区负载、用户发送功率、信 道增益，而与扩频序列无关。基于该s i n r 模型，我们进一步分析了系统的误码率和吞 吐量性能，并通过仿真验证了分析的准确性。同时通过数值结果分析了有限用户蜂窝 系统的容量大小。 在实际的移动通信系统中，由于小区间干扰已逐渐成为制约系统性能提升的主要 干扰，本论文针对蜂窝系统的下行链路，提出了一种基于信号自相关的降低小区间干 扰的方法。该方法首先在发送端，通过采用不同的预滤波器，使得来自不同基站的发 送信号在自相关域内互不重叠；在接收端，通过设计合适的自相关匹配滤波器消除来 自邻小区的干扰。由于该方法需要使用多个接收天线，为了降低移动终端的设计复杂 度，本文又提出了一种改进方法，来消除最强的一个邻小区干扰。改进后的方法只需 要2 根接收天线，仿真结果表明，该改进方法特别适合于小区边缘的用户。 最后，论文提出了一种消除时分双工( t d d ) 蜂窝系统上行跨时隙干扰的方法。 该方法分四个步骤：( 1 ) 、将蜂窝系统划分为多个不重叠的区群，每个区群由个相邻 小区构成，然后将个互不相同的序列对应分配给各个区群内的个小区；( 2 ) 、每个 小区的基站根据业务情况确定上行时隙段所处的跨时隙区域，并统计出该上行跨时隙 区域内处于下行的相邻小区的个数；( 3 ) 、对发送信号进行预处理，使同一个小区内所 有用户发送信号的自相关序列等于分配的序列；( 4 ) 、接收信号采用基于自相关的信号 检测算法进行自适应处理，消除上行跨时隙干扰，再采用逆处理方法恢复出发送端的 信号。研究表明该方法频谱资源利用率高，对上行跨时隙干扰的消除效果好，对强上 行跨时隙干扰也能有效消除。 关键宇：c d m a ，随机接入，多用户检测，重传分集，多址接入干扰，小区间干扰， 跨时隙干扰，信号自相关 西南交通大学博士研究生学位论文第1ii 页 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h eu s e r s d e m a n df o r c o m m u n i c a t i o ne 街c i e n c ya n dr e l i a b i l i t yk e e p si n c r e a s i n g ，w h i c hb r i n g su pt h en e e df o r i m p r o v i n gt h es i g n a lt oi n t e r f e r e n c ea n dn o i s er a t i o ( s r n r ) o f u s e r s b e s i d e sr a i s i n gt h e s i g n a lp o w e r , t h er e d u c t i o no fv a r i o u si n t e r f e r e n c eb e c o m e se f f e c t i v em e t h o dt oi m p r o v e s 矾ri nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s i nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s t h e r ea r et w ot y p e so f m a j o ri n t e r f e r e n c e ，i e t h ei n t r a - c e l lm u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c ea n di n t e r - c e l li n t e r f e r e n c e t h u si ti sv e r ys i g n i f i c a n tb o t ht h e o r e t i c a l l ya n d p r a c t i c a l l yt oa r t l y z ea n dt os u p p r e s st h e s e t o wk i n d so fi n t e r f e r e c e i nt h i st h e s i s ，w i t ht h ee m p l o y m e n to fr e t r a n s m i s s i o nd i v e r s i t ya n d t h em u l t i u s e rd e t e c t i o nt e c h n i q u e s ，t h er a n d o ma c c e s sr a n d o ms p r e a d i n gc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( c d m a ) s y s t e mm o d e la n dl a r g es y s t e ma n a l y s i st o o la r ef i r s t l ya d o p t e dt o r e v e a lt h eb a s i ca n d1 i m i t i n gt r a i t so ft h em u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c e t h e n b ya n a l y z i n gt h e i n t e r - c e l li n t e r f e r e n c ei nt h e c e l l u l a rs y s t e m s ，s o m em e t h o d sa r ep r o p o s e dt or e d u c et h e i n t e r - c e l li n t e r f e r e n c eb a s e do nt h es i g n a la u t o c o r r e l a t i o na n dt h en o n o v e r l a p p i n gi nt h e a u t o c o r r e l a t i o nd o m a i nb e t w e e nt h es i g n a l sf r o md i f f e r e n tc e l l s c d m ai sa ni n t e r f e r e n c el i m i t e ds y s t e m t h em u l t i u s e rd e t e c t i o nt e c h n i q u e sc a l l s i g n i f i c a n t l ys u p p r e s st h em u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c ea n di m p r o v et h es y s t e mp e r f o r m a n c e d u et ot h ef a c tt h a ti tt a k e si n t oa c c o u n tt h ei n t e r f e r e n c ef r o mo t h e ru s e r sw h e nr e c o v e r i n g t h ed e s i r e ds i g n a l s i nt h i st h e s i s ，t h ep e r f o r m a n c eo fc d m ar a n d o ma c c e s ss y s t e m s e m p l o y i n gt h e d e c o r r e l a t o ra n dm i n i m u mm e a ns q u a r ee r r o r ( m m s e ) d e t e c t o r so v e r r a y l e i g hf a d i n gc h a n n e l si sf i r s t l yi n v e s t i g a t e d 珊l e l lb o t ht h en u m b e ro fu s e r sa n d s p r e a d i n gg a i nt e n dt oi n f i n i t y 谢mt h e i rr a t i oc o n v e r g i n gt oa c o n s t a n t t h eo u t p u ts d 汛i s s h o w nt oc o n v e r g ea l m o s ts u r e l yt oac o n s t a n tw h i c hd e p e n d i n go n l yo nt h et r a f f i cl o a d ， t r a n s m i s s i o np r o b a b i l i t y , c h a n n e lg a i l la n dt h ed i s t r i b u t i o no ft r a n s m i s s i o np o w e rr a t h e rt h a n t h es p r e a d i n gs e q u e n c e s b ya n a l y z i n gt h et h r o u g h p u ta n ds p e c t r u me f f i c i e n c y , i ti sf o u n d t h a tt h em m s ed e t e c t o ro u t p e r f o r m st h ed e c o r r e l a t o rs i n c et h eb a c k g r o u n dn o i s ei s c o n s i d e r e di nt h em m s ed e t e c t o r t h r o u g ht h er e s e a r c ho nt h es t a b i l i t yr e g i o n ，t h ec o n d i t i o n o ft h es t a b l es y s t e mi so b t a i n e da st h ea r r i v a lr a t el e s st h a nt h es e r v i c er a t e b yt h es i m u l a t i o n o ft h es t a b i l i t yr e g i o n , i ti sd e m o n s t r a t e dt h a tt h es t a b i l i t yr e g i o ng e t sn a l t o w e ra st h et r a f f i c l o a di n c r e a s e s s i n c ew i r e l e s sc d m ac h a n n e l sa r ec h a r a c t e r i z e db ym u l t i u s e ri n t e r f e r e n c ea n d m u l t i p a t hf a d i n g ，ap a c k e tn e e d st ob et r a n s m i t t e dm a n yt i m e sb e f o r es u c c e s s f u l l yd e t e c t e d l i k e w i s e ，t h er e c e i v e dp a c k e ti ne a c hr e t r a n s m i s s i o ni sd i f f e r e n td u et ot h a tt h em u l t i p l e a c c e s si n t e r f e r e n c e n o i s ea n df a d i n ga r er a n d o ma n dt i m e v a r i a n t i ft h ep a c k e t si n a 1 1t h e r e t r a n s m i s s i o n sa r ec o m b i n e dt od e t e c t s o m ee x t r ar e t r a n s m i s s i o nd i v e r s i t yc a nb eo b t a i n e d t h em u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c ea n ds y s t e mp e r f o r m a n c eo fc d m ar a n d o ma c c e s ss y s t e m s w i t hr e t r a n s m i s s i o nd i v e r s i t ye m p l o y m e n ta r ei n v e s t i g a t e d 1 1 1 ec o n v e r g i n gv a l u e so fl o w b o u n d so f 也es 肿己a f t e rt h em a t c h i n gf i l t e ra n dm m s ed e t e c t o ra r eo b t a i n e db a s e do nt h e l a r g es y s t e ma n a l y s i s ，w h i c ha r ei n d e p e n d e n tw i t h t h es p r e a d i n gs e q u e n c e s b o t ht h e t h e o r e t i c a la n ds i m u l a t i o nr e s u l ts h o w st h a t t h er e t r a n s m i s s i o nd i v e r s i t ya n dm u l t i u s e r 第1 v 页西南交通大学博士研究生学位论文 d e t e c t i o nt e c h n i q u e sc a l l s i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h et h r o u g h p u ta n ds p e c t r u me f f i c i e n c y b a s e do nt h ea n a l y s i so fe n e r g ye f f i c i e n c y , i ti sf o u n dt h a tt h es p e c t r u me f f i c i e n c yi n c r e a s e s o rd e c r e a s e sa se n e r g ye f f i c i e n c yi n c r e a s e sw h e ns n ri sl a r g e ro rs m a l l e rr e s p e c t i v e l yt h a n s o m eo p t i m u mv a l u e f u r t h e r m o r e t h eu p l i n kp e r f o r m a n c eo f 也ec d m ac e l l u l a rs y s t e m si si n v e s t i g a t e d b o t ht h el a r g e - s c a l ef a d i n gc o n t a i n i n gt h ep r o p a g a t i o nl o s sa n dl o g - n o r m a ld i s t r i b u t e d s h a d o w i n ga n dt h es m a l l s c a l ef a d i n ga d o p t i n gt h er a y l e i g hf a d i n gm o d e la r ec o n s i d e r e da s t h ec h a n n e lm o d e l t h em u l t i p l ea c c e s si n t e r f e r e n c ea n di n t e r - c e l li n t e r f e r e n c ea tt h er e c e i v e r o ft h eb a s es t a t i o na r ea n a l y z e df i r s t l y t h e nt h eo u t p u ts i n ra f t e rm a t c h i n gf i l t e ra n d m m s ed e t e c t o ra r eo b t a i n e db yt h el a r g es y s t e ma n a l y s i s ，w h i c hi sd e p e n d e n to n l yo nt h e c e l ll o a d , t r a n s m i s s i o np o w e ra n dc h a n n e lg a i nr a t h e rt h a nt h es p r e a d i n gs e q u e n c e s b a s e d o nt h es i n r ，t h eb i te r r o rr a t e ( b e r ) a n dt h r o u g h p u ta r ef u r t h e ra n a l y z e d ，w h i c ha r ev e r i f i e d b yt h es i m u l a t i o nr e s u l t s m e a n w h i l e ，t h ec a p a c i t yo ft h ec e l l u l a rs y s t e m sw i t hf i n i t eu s e r si s a n a l y z i n gb yn u m e r i c a lr e s u l t s i nt h ep r a c t i c a lm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，t h em a i ni n t e r f e r e n c ep r e v e n t i n gs y s t e m p e r f o r m a n c ee n h a n c e m e n ti st h ei n t e r - c e l li n t e r f e r e n c e t h e r e f o r ea ni n t e r - c e l li n t e r f e r e n c e r e d u c t i o ns c h e m eb a s e do ns i g n a la u t o c o r r e l a t i o nf o rd o w n l i n kc e l l u l a rs y s t e m si sp r o p o s e d i nt h i ss c h e m e ，t h et r a n s m i t t e d s i g n a l sf r o md i f f e r e n tb a s es t a t i o n s a r ep r o c e s s e dt ob e n o n - o v e r l a p p i n gi nt h ea u t o c o r r e l a t i o nd o m a i nb yd i f f e r e n tp r e - f i l t e r sa tt h et r a n s m i t t e r a t t h er e c e i v e r , t h ei n t e r - c e l li n t e r f e r e n c ec a nb ee l i m i n a t e db yd e s i g n i n ga p p r o p r i a t e a u t o c o r r e l a t i o nm a t c h i n gf i l t e r s t oe a s et h er e q u i r e m e n to fm u l t i p l er e c e i v i n ga n t e n n a sa t t h em o b i l es t a t i o n ，am o d i f i e ds c h e m ei sp r o p o s e dt os u p p r e s st h es t r o n g e s ti c if r o mt h e n e a r e s ta d j a c e n tc e l l w h i c ho n l yr e q u i r e s2a n t e n n a se q u i p p e da tt h em o b i l 毛s t a t i o n 1 1 1 e s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h em o d i f i e ds c h e m ei se s p e c i a l l ye f f i c i e n tf o rt h ec e l le d g e u s e r s i nt h el a s tp a r t ，a nu p l i n kc r o s s - s l o ti n t e r f e r e n c es u p p r e s s i o nm e t h o do ft h et i m ed i v i s i o n d u p l e x ( t d d ) c e l l u l a rs y s t e m si sp r o p o s e d t l l i sm e t h o dc a nb ea c c o m p l i s h e db yf o u rs t e p s ， ( 1 ) t h ec e l l u l a rs y s t e mi s d i v i d e di n t om u l t i p l en o n - o v e r l a p p i n gc e l lg r o u p se a c hw i t hn a d j a c e n tc e l l s ，t h e nf i n dnl i n e a r l yi n d e p e n d e n ts e q u e n c e sa n da l l o c a t et h e mt on c e l l so f e a c hg r o u p ；( 2 ) e a c hb a s es t a t i o nd e t e r m i n e st h eu p l i n kc r o s s - s l o tr e g i o nb a s e do nt h et r a f f i c s i t u a t i o na n dc o u n t st h en u m b e ro fd o w n l i n ka d j a c e n tc e l l si nt h ec u r r e n tu p l i n kc r o s s - s l o t r e g i o n ；( 3 ) t h ea u t o c o r r e l a t i o ns e q u e n c e so ft h et r a n s m i s s i o ns i g n a l sf r o mt h es a m ec e l la r e m a d et ob ee q u a lt ot h es e q u e n c ea l l o c a t e db yt h ep r e - p r o c e s s i n go ft h et r a n s m i s s i o ns i g n a l ； ( 4 ) t h eu p l i n kc r o s s s l o ti n t e r f e r e n c ec a l lb ee l i m i n a t e db yt h ea d a p t i v ep r o c e s s i n go ft h e r e c e i v e ds i g n a l sb yt h ed e t e c t i o nb a s e do nt h es i g n a la u t o c o r r e l a t i o n t h e nt h et r a n s m i s s i o n s i g n a l sc a nb er e c o v e r e db yt h er e v e r s ep r o c e s s i n g i ti ss h o w nt h a tt h i sm e t h o dh a sh i g h s p e c t r u me f f i c i e n c ya n dg o o du p l i n kc r o s s - s l o ti n f e r e n c e - r e s i s t a n c ee f f e c t ，e s p e c i a l l yf o rt h e s t r o n gu p l i n kc r o s s s l o ti n t e r f e r e n c e k e y w o r d s ：c d m a ，r a n d o ma c c e s s ，m u l t i u s e rd e t e c t o r , r e t r a n s m i s s i o nd i v e r s i t y , m u l t i p l e a c c e s s i n t e r f e r e n c e ，i n t e r - c e l li n t e r f e r e n c e ，c r o s s s l o ti n t e r f e r e n c e ，s i g n a l a u t o c o r r e l a t i o n 西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 量量i一j量曼皇曼量舅曼曼曼曼舅曼曼曼曼曼量曼曼曼曼量鲁曼皇鼍皇曼量量皇曼曼皇曼曼量曼皇曼量皇璺鼍曼曼皇曼舅曼曼曼罡曼曼寰 第1 章绪论 1 1 移动通信系统多址接入技术概述 通信资源描述了一个给定系统进行信号处理所能使用的时间、空间、带宽和功率等。 如何规划系统用户之间的资源分配，使用户能以有效的方式共享通信资源，是获得高 效无线通信的核心问题之一。多址接入技术( 也称为多址接入方案) 主要通过频分、 时分、码分、空分和极分等方式，提供系统中多个信道间的划分。所有多址接入方案 的关键是各种信号在共享通信资源时，不会在检测过程中产生难以处理的相互干扰【l 】。 作为共享通信资源的一项关键技术，多址接入技术长期以来一直是各类通信系统研究 的一项重点内容。 在早期的第l 代通信系统中，频率调制将总的系统频段划分为若干个占用较小的频 道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道，分配给一个用户。多 个用户可以同时接入不同的频率信道，实现资源共享。这是多用户系统中最简单的多 址方式，即频分多址接入( f d m a ) 。 在数字通信系统中，采用时分多址接入( t d m a ) 的方式实现资源共享，将时间轴 划分成周期性的帧，每一帧再分割为若干时隙，每一个时隙就是一个通信信道，分配 给一个用户。在第2 代( g s m ) 和第2 5 代( g p r s ) 通信系统中，都采用t d m a 为 主要的多址接入技术。 f d m a 和t d m a 系统中，频率信道数或时隙数是固定不变的，这适用于实时和恒 比特话音业务。随着业务从简单话音为主到更多的突发数据传输的转变，固定的信道 和时隙分配显得资源匮乏和利用率不高。这就需要考虑使用动态的资源分配方式1 2 j 。 码分多址( c d m a ) 是一种基于频谱扩展的多址方式。在c d m a 系统中，窄带用 户信息被高速的码片速率扩展成很宽的频谱。用户之间并不靠频率或时隙来区分，而 是通过不同的扩频码序列来区分。每个用户使用非相关的码序列，可以在同一时间、 同一频率上进行传输。在第3 代无线通信系统中，i m t 2 0 0 0 规定了5 种无线接入技术， 其中c d m a 占了4 种【3 】。这表明高数据率无线通信中c d m a 将作为一种非常有前景的 接入技术。i m t 2 0 0 0 中三种典型的基于c d m a 的多址接入技术获得关注：直接扩频 c d m a ( d s c d m a ) 、多载波c d m a ( m c c d m a ) 和时分c d m a ( t d c d m a ) 。 在移动通信领域，每1 0 年就发生一次革命性变化。8 0 年代的第一代模拟移动通信 系统和9 0 年代的第二代蜂窝移动通信系统。就在1 9 9 0 年出现第一个2 g 系统之前，3 g 就已经成为了主流研究课题。类似，在3 g 研究火热的时候，4 g 获得了越来越多的关 注。2 0 0 0 年，在p i m r c 2 0 0 0 会议上第一次讨论4 g 系统【4 j ，2 0 0 1 年，出现第一个关 于4 g 的科学出版物【5 】，2 0 0 0 年1 0 月6 日，国际电信联盟在加拿大蒙特利尔成立了“i m t 2 0 0 0a n db e y o n d 工作组，欧洲、日本、韩国对4 g 的研究也陆续展开。日本一家公司 宣布第一个4 g 系统在2 0 0 6 年登陆。我国在2 0 0 2 年3 月也正式宣布启动对4 g 通信系 第2 页西南交通大学博士研究生学位论文 统的研究工作。 未来移动通信系统的目标是能够提供更宽的带宽、更高的传送速率，更流畅快速的 切换、更多种类的数据业务( 如交互多媒体业务、基于p 的语音业务、网络游戏和视 频会议) 、更低的成本等等【6 】，这对多址接入技术及其理论提出了更大的挑战。主要挑 战来自于以下两个方面：( 1 ) 提高频带利用率的挑战，使频带利用率达到2 1 0 b i t s h z ； ( 2 ) 带宽增大带来的频率选择性的挑战。从国内外研究现状来看，多输入多输出 ( m 蹦o ) 技术和正交频分复用( o f d m ) 技术分别被看作是应对频谱利用率和频率选 择性两个挑战的首选方案。针对其缺陷，c d m a 、o f d m 以及m i m o 技术的融合已成 为研究的热点，即对信号在时域、频域以及空域上进行联合处理，支持尽量多的并发 用户并提供尽量大的传输速率，获取最大程度的分集增益和多址灵活性，从而最大限 度地提高共享通信资源的利用率。 目前无线移动通信系统中多址接入技术的国内外主要研究现状及其进展如下： 基于时域的多址接入方案研究：t d d c d m a 多址接入技术 对于数字移动通信系统，双工通信是维持基站和移动站之间进行双向通信的保证。 目前主要的双工通信分为频分双t ( f d d ，f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x ) 和时分双工( t d d ， t i m ed i v i s i o nd u p l e x ) ，前者用频率区分上下行，后者用时间区分上下行【7 】。t d d 具 有f d d 所没有的许多优势：不需要成对的频带，可充分利用频带资源；通过时隙区分 上下行，实现非对称传输；上下行使用同一个频带，易实现信道互惠。这使得t d d 成 为未来移动通信系统主要的双工模式。 时分双工码分多址( t d d c d m a ) 是3 g 系统t d c d m a 和时分同步码分多址 ( t d s c d m a ) 的改进版本，作为b 3 g 系统极具吸引力的多址接入技术【7 】。2 0 0 5 年， k z h e n g 8 j 等人提出了一种t d s c d m a 向未来4 g 基于t d d 系统的演进方案：时分码 分正交频分复用( t d c d m o f d m ) 多址系统。该系统利用t d d 的优势，在物理层将 t d s c d m a 和m i m o 、o f d m 技术相结合，以适应高速率、高频谱效率的需求。系统 上行链路，在慢衰落、高信噪比( s n r ) 环境下，采用时域扩频的多载波直接扩频码 分多址( m c d s c d m a ) 方案；在频率选择性衰落和低s n r 环境下，采用频域扩频 m c c d m a 方案；对于高速移动的环境，则采用时频域二维扩频的多址方案。2 0 0 6 年， f k h a n 9 】提出了一种新的基于时隙同步和时隙正交的高速上行数据突发传输方案。用 于高速率传输的时隙正交于低速率数据及物理层控制信令传输的时隙。2 0 0 6 年，g y l i u 1 0 】等人从数据速率和q o s 需求方面考虑，提出了一种t d s c d m a 向f u t u r eb 3 g t d d 缓慢演变的方案。 采用t d d 模式的c d m a 多址方式( 即t d d c d m a ) 有多种形式，如t d d 模式 与m c d s c d m a 、单载波c d m a ( s c c d m a ) 、正交频分多址( o f d m a ) 等主流 的多址技术相结合。第三代合作伙伴计划( 3 g p p ，3 r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 的 长期演进( l t e ，l o n gt i m ee v o l u t i o n ) 中曾有6 种多址接入候选方案，其中多数候选 方案均考虑了t d d 模式。考虑到终端复杂性和电池寿命等因数，2 0 0 5 年1 2 月最终选 定了t d d f d d 上行采用较为简单的单载波f d m a ( s c f d m a ) 多址方式，t d d f d d 西南交通大学博士研究生学位论文第3 页 下行采用频谱效率更高的o f d m a 多址方式，这里t d d 和f d d 多址技术得到了同样 的地位。可以预见，未来t d d 多址接入技术更将成为主流。 基于频域的多址接入方案研究：o f d m a 多址接入技术 与c d m a 技术相比，正交频分多址接入o f d m a ( = o f d m + f d m a ) 技术在高速率 传输时更具有优越性。在o f d m a 系统中，多址接入通过为每个用户分配部分子载波 的方法来实现，与传统f d m a 方式不同的是不需要在各个用户频率之间采用保护频段 【1 1 1 。采用o f d m a 的无线宽带通信系统，使用正交的子载波区分不同的上行用户，具 有适合蜂窝移动通信的诸多特点，被广泛视为下一代宽带无线通信的主要技术，特别 是电气和电子工程师学会( i e e e ) 的8 0 2 1 6 标准中引入【1 2 】。l t e 也在最后选择o f d m a 作为下行多址接入方案。 2 0 0 6 年，s w b a h k 【1 3 j 提出了一种由采用跳频o f d m a ( f h 。o f d m a ) 的宏小区 和采用o f d m a 的微小区组成的多址接入混合蜂窝网络。 2 0 0 6 年，y - h j u n g l l 4 j 提出了跳频o f d m a 通信系统中采用自适应调制和编码机制 来传输信号的新方法。该方法在每个小区中分配一组预先确定的子信道作为自适应调 制和编码子信道，以此与预先指定的条件相匹配。另外将剩余的子信道用于 f h o f d m a 子信道。 基于频域、时域、时频域以及多载波技术的多址方案研究：o f d m c d m a 多 址接入技术 由于o f d m a 采用频分复用的方式来解决干扰问题，其频谱效率远远低于 d s c d m a 系统。因此o f d m 与c d m a 技术的结合，即所谓o f d m c d m a 技术【l 引。 o f d m c d m a 技术因其结合了o f d m 技术良好的抗窄带干扰、抗码间干扰等能力和 c d m a 技术优越的多址接入能力而具有光明的前景。 l9 9 3 年，b e r k e l y 大学的l i n n a r t z 、f e t t w e i s t l 6 j 、德国的f a z e l 、p a p k e 1 7 j 和c l o u l y 、 b r a j a l 、j o u r d a n 1 8 】独立地提出了m c c d m a 方案。m c c d m a 可看作是基于频域的多 址接入方案。同年，d a s i l v a 和s o u s a l l 9 提出了m c - d s c d m a 方案。v a n d e n d o r p e 2 0 j 提出了多音c d m a ( m t c d m a ) 技术。与d s c d m a 系统类似，在m c d s c d m a 和m t 。c d m a 系统中，多用户接入同样是通过利用不同的时域扩频码来实现的，只是 采用了多载波技术将数据进行串并变换从而降低单个载波的符号传输速率。因此基于 m c d s c d m a 和m t c d m a 的多址接入技术仍然可以看作是基于时域的多址接入方 案。1 9 9 6 年，e a s o u r o l l r 【2 l j 等人提出了一种正交m c d s c d m a 方案。正交 m c d s c d m a 的与m c d s c d m a 技术的主要区别一是子载波之间彼此正交，二是多 个子载波并行传输同一数据比特。同样，正交m c d s c d m a 的多址接入技术应该被 看作是基于时域的多址接入方案。2 0 0 3 年，c w