干扰比较容易消除。
同时,在OFDM符号前端插入循环前缀(Cyclic Prefix,CP)可以有效地消除多径时延扩展带来的符号间干扰。对于OFDM系统的接收端,只要对每个子载波到达信号进行完整符号周期的FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶转换)变换,就能保持各个子载波间的正交性。因此,将OFDM符号末尾处的部分信号复制到OFDM符号前端进行传输(即插入CP),只要无线信道最大多径时延扩展不超过循环前缀的长度,则各个载波的到达信号在该FFT时间窗口内都是整数个波形周期,就不会破坏OFDM系统中子载波之间的正交性,从而有效地克服多径效应的影响。
67、PAPR是什么?高PAPR会带来什么问题?如何解决? 答:峰值平均功率比(PAPR,Peak to Average Power Ratio)指信号峰值功率与平均功率的比值。
LTE系统下行链路采用OFDM的调制方式,OFDM符号是由多个独立的子载波调制而成,当各个载波的相位相近时,各个调制符号的功率进行叠加,使得瞬时功率较大,导致较高的峰均比。一般的功率放大器的动态范围是有限的,当信号的功率超过了放大器的线性范围,将导致信号的非线性失真和系统性能下降。 解决OFDM峰均比过高的方法通常为削峰、滤波和基于预留
子载波等技术。
在LTE的系统上行链路,采用具有单载波特性的SC—FDMA方案(Single Carrier FDMA)来克服峰均比较高的问题。SC—FDMA的特点是,在采用IFFT将子载波转换为时域信号之前,先对信号进行了FFT转换,从而引入部分单载波特性,降低了峰均比。
68、OFDM相对于CDMA和FDM有哪些优势和不足? 答:对于传统单载波通信系统,为保证信号的传输质量,抑制邻频干扰,相邻载波之间需要一定的保护带宽,这种多载波并行传输技术称为FDM(Frequency Division Multiplexing,频分复用)。这种传统的频分复用技术具有两个明显的缺点:一是系统复杂度较高,接收机需要通过匹配滤波器组分离不同的并行子信道,随载波数量的增加系统复杂度显著增加;二是相邻载波间保护带宽的存在降低了系统频谱效率。
CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)基于扩频通信技术实现,具有较强的抗干扰能力,各个用户可以在频率和时间上重叠,通过分配不同的正交码字进行区分。CDMA系统的主要缺点是:由于多径时延扩展的影响,不同的用户间会引
起多用户干扰;由于多个用户使用相同的时频资源传输,当基站同时接收两个距离不同的用户发来的信号时,强信号对弱信号有明显的抑制作用,产生“远近效应”。
与FDM和CDMA不同,OFDM(Orthogonal frequency—division multiplexing,正交频分复用)是一种多载波正交调制技术,主要思想是:将高速串行数据信号转换成大量的并行低速子数据流,每路数据流经独立调制后在不同的子载波上分别传输,各子载波的频谱重叠但相互正交,频谱利用率较高。OFDM相对于CDMA和FDM存在如下优势:
(1)子载波之间不需要保护带宽,调制效率更高; (2)可以有效克服多径时延扩展的影响,对抗符号间干扰和频率选择性衰落;
(3)支持频率选择性条度,在不同频率资源块上调度信道条件最好的用户,以实现多用户分集增益;
(4)OFDM子载波上的信道具有平坦衰落特性,与MIMO(Multiple Input and Multiple Output,多输入多输出)技术相结合可获得较高的频谱效率,实现简单。
但OFDM也存在一些不足,例如OFDM的性能依赖于子载波之间的正交性,对多普勒效应引起的频偏较敏感,此外OFDM信号
的峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)较高,对发射机的功放线性度和功放效力实现提出了较高的要求。
69、TD—LTE上下行多址技术是什么?有什么区别? 答:TD—LTE的下行多址方式为OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,正交频分多址),上行多址方式为SC—FDMA(Single—Carrier Frequency Division Multiple Access,单载波频分复用)。
OFDMA是基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)的多址技术,通过为用户分配不同的时频资源来区分用户。OFDM的优点在于频谱资源利用率高以及时频资源调度灵活,缺点在于发射信号的功率峰均比(PAPR,Peak to Average Power Ratio)较高,对发射端射频单元的功率放大器的线性范围要求较高。对于下行链路,基站作为信号的发射端,可以容忍较高的复杂度和功放成本以换取更高的性能,因此TD—LTE下行链路采用了OFDMA多址接入方案,即通过为用户分配不同的子载波来区分用户。
在TD—LTE上行链路中,终端如果采用峰均比较高的OFDM传输会要求终端放大器的线性范围较大,成本较高。因此,处于降低终端成本的考虑,上行采用了单载波频分多址接入(SC—
FDMA),以降低上行信号的功率峰均比。上行SC—FDMA中采用了一种DFT扩展的OFDM技术(DFT—S—OFDM),DFT—S—OFDM在进行快速傅里叶逆变换(IFFT)前,首先通过离散傅里叶变换(DFD)将信号由时域转为频域,再进行IFFT变换后转回到时域发送信号具有类似于单载波的特性。DFT—S—OFDM使上行信号功率峰均比得到有效降低,从而降低对放大器线性范围的要求和硬件成本,并且保证了LTE系统上下行收发机结构的相似形和帧结构的一致性。
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