关键字 |
| OFDMA;移动WiMAX;地表铺面;预编码;CCDF;什么矩阵;平方根提出了余弦函数;离散正弦变换。 |
介绍 |
| 不断增加的需求非常高数据率无线传输由于增加移动数据使用和出现新的应用,如多媒体网络游戏、移动电视等要求技术利用可用资源的最聪明的方式。微波存取全球互操作性(WiMAX)是今天最热门的宽带无线技术之一。移动WiMAX基于IEEE 802.16标准,作为一个先进的空中接口的要求ITU-R / IMT-Advanced 4 g系统使移动和固定宽带网络的融合在一个广阔的区域内无线访问[1]。OFDM是一种基于调制(MCM)技术,将可用的频谱划分为许多航空公司被称为副载波,而且每一个被低速率数据流调制。在这里,所有的副载波光谱表现出零交叉的剩下的副载波频率和个别副载波光谱相互正交。这确保了副载波信号不会互相干扰,当交流完全失真免费频道,因此他们的正交性[2 - 3]。每个副载波为不同的用户提供信息,导致一个简单的多路复用方案称为正交频分多址(OFDMA) [4 - 6]。 |
| 移动WiMAX空中接口采用OFDMA上行和下行的多路访问技术。低复杂性要求的传输和接收、高实现灵活性以及实现高性能渲染OFDMA极具吸引力的候选人为高数据率通信在时变频率选择性广播频道受到多路径失真的影响。OFDM和OFDMA是之间的主要区别,在OFDM所有可用的副载波分配给一个用户,在OFDMA,基站分配每个用户只有一个子集的运营商。这有助于几个同时传输。基于OFDMA系统利用多用户分集通过副载波分配。两种不同的方法对副载波映射在OFDMA系统本地化的副载波映射和分布式副载波映射。分布式方案可以进一步分为两种模式交错模式和随机交错模式。随机交错模式提供了增加容量和最大频率分集的频率选择性衰落信道。因此移动WiMAX是一个更好的选择。副载波映射的交错模式,副载波相互等距映射到图1所示。 Subcarriers are mapped randomly based on a permutation algorithm in random interleaved mode as illustrated in Fig. 2. |
| OFDMA已广泛采用于各种通信标准如移动宽带无线接入(MBWA), WiMAX,进化UMTS陆地电台访问(进阶),无线局域网络(WRAN)和长期评估先进(LTE-Advanced)。基于OFDM系统的关键问题之一是其高Peak-to-Average功率比(地表铺面)。这些系统可能面临严重的限制了实际应用,如果没有适当的措施降低OFDM系统的高地表铺面。本文提供了一个比较各种线性预编码技术用于移动WiMAX OFDMA上行。本文的其余部分组织如下:在第二部分中,提出了相关的工作。第三部分简要介绍了传统随机交叉OFDMA上行系统和高的问题peak-to-average功率比(地表铺面)。预编码理论和三种典型线性预编码技术的解释;阿达玛变换(说)预编码,离散正弦变换(DST)预编码,提出了余弦函数平方根预编码在第四节。仿真结果,讨论和比较这些技术的部分提供了减少地表铺面诉最后,第六章给出了一些结论。 |
二世。相关的工作 |
| 在文献提出了各种技术来减轻高地表铺面的影响OFDM系统[7 - 9]。其中一些方案是剪裁和过滤(年级),选择性映射(SLM)[12],部分传输序列(PTS)[13],注入[7],语气语调预订[7],[7]非线性压缩变换、相位优化[14],基于预编码技术(15 - 20)等。这些技术提供显著减少地表铺面的费用高复杂性收发器,高编码开销,性能下降等。基于预编码技术是线性的,简单的技术,可以实现不使用任何额外的开销。在线性预编码,每个OFDMA块由预编码矩阵线性转换之前OFDM调制和传输[15]。这种方法有可能减少地表铺面的OFDM在不影响带宽效率和系统的误比特率(BER)性能。预编码矩阵的条目选择这样的检测能力属性的不同符号OFDMA块保存。不需要握手从预定义的用于预编码矩阵。Miin-Jong郝[16]增强预编码性能的预编码矩阵的推导最优条件。预编码技术的mimo - ofdm系统也被用于减少地表铺面[19]。基于离散正弦变换对OFDMA系统预编码提出了伊姆兰贝格等[20]。 |
三世。传统RI-OFDMA系统和地表铺面的定义 |
答:传统RI-OFDMA上行系统 |
| 假设OFDMA系统包括一个总害怕的¯½¯害怕一个½副载波,它们均匀地分给¯害怕害怕一个½¯½用户。因此每个用户可以有¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯一½副载波。在随机Interleaved-OFDMA系统,副载波是随机映射到每个用户。RI-OFDMA上行链路系统的框图说明图3所示。输入数据流基带调制后,通过串并联(S / P)转换器产生一个复杂的输入向量的大小m .普遍采用基带调制方案多状态相移键控/ QAM。输入向量A¯害怕害怕一个½¯½给出: |
 (1) |
| (在哪里。)一个¯害怕害怕一个½¯½表示转置操作。 |
| 这些星座符号的副载波映射完成random-interleaved模式(基于IEEE 802.16的置换算法e)来获得频域样本¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½:一个¯害怕害怕一个½¯½= 0,1,2,…。。一个¯害怕½¯害怕一个½−1¯害怕一个½¯害怕½。数学上,副载波映射在随机交错模式可以做如下: |
 (2) |
| 在0≤¯害怕害怕一个½¯一½≤¯害怕一个½¯害怕一个½−1,一个¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕害怕一个½¯½。害怕一个¯害怕一个½¯½¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½0≤¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½≤¯一个害怕害怕一个½¯½是传播的因素。 |
| 假设一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½用户分配给子通道是¯害怕害怕一个½¯½,那么复杂的基带RI-OFDMA上行信号为¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½用户与¯害怕害怕一个½¯½系统副载波和¯害怕害怕一个½¯½用户副载波可以写成: |
 (3) |
| 然后通过parallel-to-serial传输线的输出转换器,然后通过通道传输到接收器。 |
b . Peak-to-Average功率比(地表铺面) |
| 地表铺面之间的比率是最大的力量和OFDM传输信号的平均功率¯害怕一个½¯害怕一个½(¯害怕害怕一个½¯½),即 |
 (4) |
| 害怕一个¯½¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½|一个¯害怕½¯害怕一个½(¯害怕害怕一个½¯½)|一个¯害怕害怕一个½¯½是最大权力和¯害怕½¯害怕一个½{|一个¯害怕½¯害怕一个½(¯害怕害怕一个½¯½)一个¯害怕½¯害怕一个½|}是平均功率。在情商。(4)、¯害怕害怕一个½¯½{。}表示期望值。 |
 (5) |
| 在实践中,它是首选的地表铺面的概率超过一个阈值测量指数来表示地表铺面的分布。这可以被描述为“互补累积分布函数(CCDF)”,并给出它的数学表达式 |
 (6) |
| 因此CCDF地表铺面的数据块需要减少我们的案例比较输出的各种技术。 |
第四,不同的线性预编码技术 |
答:线性预编码技术 |
| 在OFDMA系统由预编码调制每个OFDM块的数据乘以一个预编码矩阵在OFDM调制和传输。预定义的预编码矩阵可以表示为: |
 (7) |
| 害怕一个¯½¯一个害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½是复杂的预编码矩阵的条目,(¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕害怕一个½¯½+一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½),副载波的总数和¯害怕一个一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½是额外的副载波(开销)。的块示意图将OFDMA系统显示在图4。的集合N基带调制信号可以表示为 |
 (8) |
| 预编码过程将这个向量转换成新的向量的长度 |
 (9) |
在哪里 (10) |
| 对MPSK调制OFDM系统方案和不相关的符号在每个OFDM块内,地表铺面的OFDM信号在给定的时间即时t可以上有界的如下: |
 (11) |
| 然后最大地表铺面是获得 |
 (12) |
| 因此地表铺面是OFDM块大小的函数和预编码矩阵的条目。由于OFDM块大小是固定的,一个可以减少地表铺面的正确选择预编码矩阵p选择预编码矩阵作为一个正交矩阵,满足以下关系维护的可分性象征属性OFDM方案。 |
 (13) |
阿达玛变换(什么)预编码技术 |
| 阿达玛变换是正交线性变换,可以实现FFT的结构类似。阿达玛变换可以写成的内核 |
 (14) |
| 害怕一个¯½¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½表示的二进制补一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½。 |
| 当什么预编码应用于复杂的输入向量的大小,这个输入向量转换到一个新的向量的大小L可以写成: |
 (15) |
| 一个¯害怕害怕一个½¯½是什么预编码器矩阵的大小¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕½¯害怕一个½×¯一个害怕害怕一个½¯½,然后呢 |
 (16) |
| 一个¢¯一个害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½对应于一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½行和¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½列什么预编码器的矩阵。上执行预编码后,副载波映射将星座符号的随机交错模式来获得频域样本¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½:一个¯害怕害怕一个½¯½= 0,1,2,…。。一个¯害怕½¯害怕一个½−1¯害怕一个½¯害怕½。 |
| 假设一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½用户分配给子通道是¯害怕害怕一个½¯½,那么复杂的基带什么将RI-OFDMA信号为¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½用户可以编写如下: |
| ¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½(¯害怕害怕一个½¯½)=一个¯害怕½¯害怕一个½√¯害怕一个½¯害怕一个½Σ¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½。害怕一个¯害怕一个½¯½¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½= 0,1,2,…。。一个¯害怕½¯害怕一个½−1 |
| 什么将地表铺面的RI-OFDMA信号可以通过情商计算。,(4)和(5)式。 |
c .平方根提出了余弦函数(SRRC)预编码技术 |
| 预编码矩阵根据奈奎斯特准则设计可以减少地表铺面的OFDM信号在不改变的可分性象征属性OFDM方案。一个众所周知的函数,满足奈奎斯特准则提出了余弦函数。√提出了余弦函数的傅里叶变换可以表示如下: |
 (17) |
| =一个¯害怕一个一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½定义额外的副载波的开销或部分使用的预编码器吗 |
| 预编码矩阵的条目生成使用波塑造功能 |
 (18) |
 (19) |
| 当SRRC预编码应用于复杂的输入向量的大小,这个输入向量转换到一个新的向量的大小L可以写成: |
 (20) |
| 一个¯害怕害怕一个½¯½是SRRC预编码器矩阵的大小¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕½¯害怕一个½×¯一个害怕害怕一个½¯½,生成使用Eq。(19)和 |
 (21) |
| 害怕一个¯害怕一个½¯½¯一个害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½对应于一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½行和¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½列的SRRC预编码器矩阵。 |
| 的地表铺面SRRC将RI-OFDMA信号可以通过情商计算。,(4)和(5)式。 |
d离散正弦变换(DST)预编码技术 |
| 对于一个输入信号¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,离散正弦变换一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½可以定义为: |
 (22) |
| DST预编码矩阵一个¯害怕害怕一个½¯½可以生成如下: |
 (23) |
| DST矩阵必须满足以下条件: |
| 1。同样大小的预编码矩阵的所有元素。 |
| 2。大小必须等于1 / n |
| 3所示。DST预编码矩阵必须非奇异矩阵。 |
| 这些标准确保每个输出符号有相同数量的信息的输入数据;它还保留了功率输出和确保经济复苏的原始数据接收器。当DST预编码应用于复杂的输入向量的大小,这个输入向量转换到一个新的向量的大小L可以写成: |
| 一个¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕害怕一个½¯½。¯一个害怕害怕一个½¯½=[一个¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯一½¯½害怕,害怕一个¯½¯一个害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,……一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½]一个¯害怕½¯害怕一个½(20) |
| 一个¯害怕害怕一个½¯½是DST预编码器矩阵的大小¯害怕害怕一个½¯½=一个¯害怕½¯害怕一个½×¯一个害怕害怕一个½¯½,由Eq。(23)和 |
| ¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½=Σ¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯½¯一个害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½= 0,1,……。,害怕一个¯½¯害怕一个½−1 (21) |
| 害怕一个¯害怕一个½¯½¯一个害怕害怕一个½¯½,害怕一个¯害怕一个½¯½对应于一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½行和¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½列DST预编码器的矩阵。 |
| DST的地表铺面将RI-OFDMA信号可以通过情商计算。,(4)和(5)式。如果我们应用DST传输线的输入序列,它降低了RI-OFDMA输入序列的相关关系,因此减少了地表铺面的传输信号。 |
诉仿真结果和讨论 |
| 蒙特卡罗模拟进行了评估的影响不同的线性预编码方案预编码像阿达玛变换,离散正弦变换预编码和平方根余弦函数预编码的地表铺面RI-OFDMA信号。表1给出了仿真参数用于地表铺面分析。通过使用CCDF地表铺面评估统计。显示不同的地表铺面分析系统中,数据是随机生成的,由QPSK调制或X-QAM (X = 16, 64年、128年和256年)。地表铺面分析也进行了不同的值的平方根的卷因子提出了余弦函数。所有的模拟已经使用105个随机数据块执行。 |
| 图5显示了不同的地表铺面的CCDF比较将RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA系统。水平轴代表地表铺面的阈值的概率,纵轴代表一个数据块的地表铺面超过给定的阈值。可以看出,在CCDF =三分,地表铺面是10,9.5,8.1和8分贝,常规RI-OFDMA系统没有预编码,对什么将RI-OFDMA系统,为SRRC将系统和DST将RI-OFDMA系统,分别。它可以观察到,在PAPRo = 8分贝,DST的峰值的概率将RI-OFDMA系统一样的小三就是10 db的传统RI OFDMA系统。同样清楚的是,DST为基础的预编码系统提供相当大的地表铺面获得相比传统的RI-OFDMA系统没有预编码采用QPSK调制。 |
| 图6说明了比较的CCDF地表铺面的不同将RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA系统使用16 qam调制。CCDF =三分,地表铺面是10.3,9.6,8.9和8.3 db,常规RI-OFDMA系统没有预编码,对什么将RI-OFDMA系统,对DST将系统和SRRC将RI-OFDMA系统,分别。它可以观察到,在PAPRo = 8.3 db,峰值的概率SRRC将RI-OFDMA系统是小三。通过预编码输入序列传输线之间的相关性降低,因此地表铺面得到减少 |
| 地表铺面的CCDF比较的不同将RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA使用图7所示64成因、测量以及系统。可以看出,在CCDF =三分,地表铺面是10.1,9.7,9.1和8.5 db,常规RI-OFDMA系统没有预编码,对什么将RI-OFDMA系统,对DST将系统和SRRC将RI-OFDMA系统,分别。它可以观察到,在PAPRo = 8.5 db,峰值的概率SRRC将RI-OFDMA系统是小三。 |
| Fig.8提供地表铺面的CCDF比较的不同将RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA系统使用128 qam调制。可以看出,在CCDF =三分,地表铺面是10.2,9.8,8.95和8.4 db,常规RI-OFDMA系统没有预编码,对什么将RI-OFDMA系统,对DST将系统和SRRC将RI-OFDMA系统,分别。它可以观察到,在PAPRo = 8.4 db,峰值的概率SRRC将RI-OFDMA系统是小三。 |
| Fig.9提供地表铺面的CCDF比较的不同将RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA系统使用256 qam调制。可以看出,在CCDF =三分,地表铺面是10.1,9.6,9和8.5 db,常规RI-OFDMA系统没有预编码,对什么将RI-OFDMA系统,对DST将系统和SRRC将RI-OFDMA系统,分别。很明显,SRRC将RIOFDM系统提供相当大的地表铺面使用QAM调制增益与其他方案相比。 |
| Fig.10说明了地表铺面的CCDF比较SRRC将使用各种辗轧因素RI-OFDMA系统与传统RI-OFDMA系统使用16 qam调制。可以看出,地表铺面是减少高等因素滚下来。地表铺面的情节RI-OFDM系统没有预编码和SRRC预编码Fig.11所示。从图,它可以观察到有一个减少地表铺面值将系统相比传统的系统没有预编码。 |
VI.CONCLUSION |
| 本文比较研究了三种典型的线性预编码方案,减少地表铺面RI-OFDMA系统。线性预编码方案是有效的,信号独立的变形少,不需要复杂的优化相比其他削减计划。因此最后,DST将系统和SRRC将RI-OFDMA系统是更有效的比什么将和传统RI-OFDMA系统。这种改善性能对地表铺面提供的线性预编码方案可以帮助减少移动WiMAX发射机的成本和复杂性。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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| 图11 |
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引用 |
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