OFDM几种多址接入技术的分析
第一代到第四代多址技术：从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA
第⼀代到第四代多址技术：从FDMA、TDMA、CDMA到OFDMA 做通信物理层有关的内容研究已经有很长⼀段时间了。
⼀直没有怎么总结，今天借着秋招，来总结⼀波。
本⽂所讲的是多址技术，⽇常常见的有时分多址、频分多址、码分多址，对应TDMA、FDMA、CDMA。
那么什么是多址技术呢，为什么需要多址技术呢？早期的⽆线电报就不需要多址技术，因为它的通信⽅式是点对点的，能发能收，就OK了。
⽽现在的移动通信，为了实现更⾼的通信效率，采⽤了基础⽹络构架。
在这个基础⽹络构架当中，包括了很多基站，基站之间是相互连接的。
⼿机在通信的时候，不是直接和另⼀部⼿机通过⽆线电来通信，⽽是先发送信号到离⾃⼰最近的基站，基站把信号送到离另⼀部⼿机最近的基站，再由这个基站通过⽆线的⽅式送达⽬的⼿机。
那么，就会有多部⼿机同时和⼀个基站通信，基站如何区分不同⼿机的信号呢？这就需要多址技术了。
已经获得过实际使⽤的多址技术包括 FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA。
这⼏个技术都叫 XDMA，差别就在第⼀个字母。
FDMA 的意思是，通过频率把⽤户区分的多个⽤户同时接⼊的技术。
OFDMA 也是⼀种 FDMA，只不过它是正交的 FDMA ，有更⾼的频谱效率。
多址技术在⽆线通信当中占据着⾮常重要的地位。
⽬前为⽌，移动通信是以多址技术来划分时代的。
FDMA、TDMA、CDMA 和 OFDMA分别代表了第⼀代到第四代的移动通信技术。
FDMA 和 TDMA我们⾸先来看 FDMA。
不同的⽤户占据不同的频段，从⽽避免了相互⼲扰，实现了区分。
⼿机选择哪⼀个频率，可以通过滤波器来实现。
由于滤波器的阻断都有过渡带，因此，相邻的两个频率之间⼀般会保留⼀定的带宽作为保护。
从原理上说，TDMA 和 FDMA 类似，只不过把频率换成了时间⽽已。
时间资源被划分成帧，每⼀帧内⼜被划分为若⼲时隙，不同的⽤户使⽤不同的时隙实现区分。
由于信道存在时延扩展，不同的时隙之间也需要保留⼀定的保护时间。
LTE多址技术的工作原理
LTE多址技术的工作原理
LTE的多址技术主要采用了正交频分复用（OFDM）和正交码分多址（OFDMA）两种技术。
1. 正交频分复用（OFDM）：OFDM是一种将数据分割成多个低速子载波进行传输的技术。
它利用了频谱上的正交性，使得相邻子载波的频谱不会相互干扰。
OFDM将高速数据流分割成多个较低速的子载波，每个子载波上的数据信号通过时钟同步方式进行传输，这样可以提高信号的可靠性和抗干扰能力。
2. 正交码分多址（OFDMA）：OFDMA是一种多用户接入技术，它可以同时为多个用户提供服务。
在OFDMA中，每个用户被分配一组正交的子载波作为通信信道，每个用户的子载波都可以独立调制和解调数据。
由于各个用户的子载波之间是正交的，所以彼此之间不会产生互相干扰。
OFDMA可以根据用户的需求动态分配不同数量的子载波给不同的用户，以实现灵活的资源分配和高效的频谱利用。
综合以上两点，LTE使用OFDM技术将频谱分割成小的子载波，然后采用OFDMA技术为多个用户分配不同的子载波，从而实现了多用户同时传输的功能。
这样可以提高系统的容量和频谱利用率，满足更多用户的需求。
同时，LTE还结合了其他的技术，如调制编码、自适应传输等，来进一步提高系统的性能和效率。
5G网络的多址接入技术与资源调度策略
5G网络的多址接入技术与资源调度策略随着信息技术的飞速发展，人们对于网络的需求也越来越高。
而5G网络作为下一代移动通信技术的代表，被寄予了厚望。
在5G网络中，多址接入技术和资源调度策略是关键的技术支撑，对于实现高速、高容量的通信具有重要意义。
多址接入技术是指在同一时间和频率资源上，多个用户同时接入网络的技术。
在5G网络中，由于频谱资源是有限的，如何高效地利用频谱资源，实现多用户的同时接入成为了一个难题。
因此，5G网络采用了多种多址接入技术，如OFDM（正交频分复用）、CDMA（码分多址）等。
其中，OFDM技术是5G网络中最为常用的多址接入技术之一。
OFDM技术通过将高速数据流分成多个低速子流，并将这些子流分配到不同的子载波上进行传输，从而实现多用户的同时接入。
与传统的单址接入技术相比，OFDM技术具有更高的频谱利用率和更低的干扰水平，能够满足5G网络对于高速、高容量通信的需求。
除了多址接入技术，资源调度策略也是5G网络中至关重要的一环。
资源调度策略主要是指如何合理地分配网络资源，以满足不同用户的通信需求。
在5G网络中，由于用户的通信需求多样化，资源调度策略需要根据不同用户的需求进行动态调整。
一种常见的资源调度策略是基于用户的优先级进行调度。
在5G网络中，不同用户的通信需求是不同的，一些用户对于通信时延要求较高，而另一些用户对于数据传输速率更为关注。
因此，资源调度策略可以根据用户的优先级，优先满足对时延要求较高的用户的通信需求，然后再分配剩余的资源给其他用户。
此外，资源调度策略还可以根据网络的负载情况进行调整。
在5G网络中，网络负载的变化非常频繁，因此资源调度策略需要能够根据网络负载的变化进行动态调整。
当网络负载较高时，资源调度策略可以优先分配资源给负载较重的区域，以保证网络的正常运行；而当网络负载较低时，资源调度策略可以将多余的资源分配给其他区域，以提高整体的资源利用率。
综上所述，5G网络的多址接入技术和资源调度策略是实现高速、高容量通信的关键。
OFDM—第四代移动通信核心技术分析
OFDM—第四代移动通信核心技术分析随着社会的飞速发展，不仅科学技术水平得以提高，通信技术的发展也是空前的。
目前使用的第三代移动通信（3G），3G是在上一代移动通信的基础上加上了不同种类的宽带业务，较之第二代移动通信，在宽带上业务上有明显的先进性，但是智能化程度还不够。
所以在3G时代还未结束之时，全球通信行业就已经开始了第四代移动通信技术--4G的研究。
标签：4G移动通信核心技术OFDM技术一、引言迄今为止，移动通信已经经历了三代的发展，第四代移动通信的基本标准也基本上确立了。
第一代移动通信（1G）主要采用FDMA（模拟技术和频分多址技术）技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。
第二代移动通信（2G）采用GSM（数字语音传输技术）技术，相较于第一代模拟移动通信具有较高的通信质量。
第三代移动通信（3G）采用了TD-SCDMA技术、智能天线技术、WAP技术、快速无限IP技术、软件无线电技术、多载波技术和多用户检测技术。
3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等），代表特征是提供高速数据业务。
虽然第三代移动通信技术较前两代有了很大进步，但是其自身还是存在诸多缺陷。
如采用电路交换，而不是纯IP方式；所能提供的最高速率不能满足对移动通信系统的速率要求；不能充分满足移动流媒体通信（视频）的完全需求；没有达成全球统一的标准等。
基于3G以上缺陷，4G的研发工作已经开始进行了。
二、第四代移动通信技术概述4G（第四代移动通信技术）的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力。
它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。
第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。
第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。
ofdm原理
ofdm原理
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）原理是一种多载波技术，它将信号分割成多个独立的子载波，并将每个子载波的信号独立传输。
在空旷的环境下，OFDM可以提供高带宽和高数据传输速率，是一种高效的通信技术。
OFDM的工作原理是将一个频带内的信号分割成多个子载波来传输，每个子载波的信号都是相互正交的，可以独立传输。
每个子载波的带宽都相对较小，因此它们可以容易地通过传输媒介的噪声干扰。
此外，由于信号被分解成许多小的子载波，所以它可以提供更高的数据传输速率。
OFDM的关键组成部分是码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA），它们可以在同一频带内同时传输多个信号。
CDMA可以将多个信号分开，并采用不同的码来标识不同的信号，使它们可以在同一频带内同时传输。
而OFDMA则可以将信号分割成多个离散的信道，以便在同一频带内同时传输多个信号。
OFDM的主要优点是它可以提供更高的带宽和更快的数据传输速率。
因此，OFDM在宽带网络，无线网络和宽带移动通信等领域都得到了广泛应用。
此外，OFDM还具有信号传输稳定性和容错性高的优点，可以抵抗噪声干扰和频率偏移，这使得它在现代无线通信中发挥着重要作用。
总之，OFDM是一种有效的多载波技术，它可以提供高带宽和高数据传输速率，并具有信号传输稳定性和容错性高的优点，已经在宽带网络，无线网络和宽带移动通信等领域得到广泛应用。
OFDM应用
OFDM 应用
2、MIMO-OFDM 系统 随着无线通信技术的快速发展，无线资源 使用逐渐趋于饱和，频谱资源稀缺问题尤 为严重。早期的单输入单输出（SISO）系 统在信道容量上具有一个通信上不可突破 的瓶颈——Shannon 限制，其频谱利用率 早已不能满足人们的需求。多输入多输出 技术（MIMO）在收发两端同时采用阵列天 线系统，使得系统能在不增加额外频谱代 宽的前提下，有效地提高信道容量，并且 充分利用信号的所有空时频域的特性。
OFDM 应用
• 编码OFDM(COFDM)被美国联邦 通信委员会(FCC)接受为数字 电视(DTV)陆地广播标准，在6 MHz信道上将以19.3 Mb/s的 MPEG格式分组传输，并进行数 字格状编码，计划2006年底进 行DTV转换。很多国家的全数 字高清晰度电视传输系统（ DVB－T）也采用了OFDM技术。
拥有我国自主知识产权的3G标准一一TD-SCDMA
在LTE演进计划中也提出了TD一CDM一OFDM 的方 案 B3G/4G 是 ITU 提出的目标，并希望在 2010年予 以实现。B3G/4G的目标是在高速 移动环境下支 持高达 100Mb/S 的下行数据传输 速率，在室内和 静止环境下支持高达 IGb/S 的下 行数据传输速率 。而OFDM技术也将扮演重要的角 色[2]
OFDM 应用
4、未来宽带应用 在未来的宽带接入系统中，OFDM会是 一项 基本技术，所谓宽带（ Broadband ） 是指速 率高于 10Mbit/s 的传输系统，宽带 无线接 入系统是针对微波及毫米波段中新的 空中 接口标准，它具有速率高、抗干扰性 强等 特点，能支持无线多媒体通信，适用 于商 务大楼、热点地区及家庭用户的宽带 接入 。IEEE 802.16工作组专门负责 B W A 方面的技术工作，开发了2~11GHz BWA的标准 IEEE802.16a ，物理层采用了 OFDM 技术。 在 BWA 领域，一些公司开发的技术虽 然都基 于OFDM，但有各自的特色，形成一些 专利 技术，如Cisco和Iospan公司的 Vector OFDM (VOFDM)， W I - L A N 公 司 的 Wideband OFDM (WOFDM) ，Flarion 公司的 flash-OFDM。
ofdm
OFDM的不足之处为：峰均功率比大，对系统中的非线怀敏感；对定时和频率偏移敏感。
对相位噪声和载波频偏十分敏感。所需线性范围宽。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OFDM技术在各个领域的应用： OFDM技术在各个领域的应用： 技术在各个领域的应用
领域一:高清晰度数字电视广播 领域一 高清晰度数字电视广播 ：OFDM在数字广播电视系统中取得了广泛的应用， 其中数字音频广播（DAB）标准是第一个正式使用OFDM的标准。选择OFDM作为数字 音频广播和数字视频广播（DVB）的主要原因在于：OFDM技术可以有效地解决多径时 延扩展问题。不难看出，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。 领域二： 领域二：无线局域网 ：技术的不断发展，引发了融合。一些4G及3.5G的关键技术， 如OFDM技术、MIMO技术、智能天线和软件无线电等，开始应用到无线局域网中，以 提升WLAN的性能。 领域三： 领域三：宽带无线接入 ： OFDM技术适用于无线环境下的高速传输，不仅应用于 无线局域网，还在宽带无线接入（BWA）中得到应用。IEEE 802.16工作组专门负责 BWA方面的技术工作，它已经开发了一个2GHz～11GHz BWA的标准—IEEE 802.16a， 物理层就采用了OFDM技术。该标准不仅是新一代的无线接入技术，而且对未来蜂窝移 动通信的发展也具有重要意义。 OFDM与下一代通信系统： 与下一代通信系统： 与下一代通信系统 由于信道传输特性不理想，各类无线和移动通信中普遍存在着符号间干扰(ISI)。 为了保证克服ISI，往往要求均衡器的抽头数很大，尤其是城市环境可能使得均衡器的 抽头数达上百。这样，必然大大增加了均衡器的复杂程度，使设备造价和成本大大提 高。为了能在下一代移动通信中有效解决这一问题，OFDM技术因其频谱利用率高和抗 多径衰落性能好而被普遍看好，以取代复杂而昂贵的自适应均衡器。
LTE入门篇-4：OFDM
LTE⼊门篇-4：OFDMOFDM是LTE物理层最基础的技术。
MIMO、带宽⾃适应技术、动态资源调度技术都建⽴在OFDM技术之上得以实现。
LTE标准体系最基础、最复杂、最个性的地⽅是物理层。
1.OFDM正交频分复⽤技术，由多载波技术MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展⽽来，OFDM既属于调制技术，⼜属于复⽤技术。
采⽤快速傅⾥叶变换FFT可以很好地实现OFDM技术，在以前由于技术条件限制，实现傅⾥叶变换的设备难度⼤，直到DSP芯⽚技术发展，FFT技术实现设备成本降低，OFDM技术才⾛向⾼速数字移动通信领域。
⾸批应⽤OFDM技术的⽆线制式有WLAN、WiMax等。
1.1 OFDM和CDMA多址技术是任何⽆线制式的关键技术。
LTE标准制定时⾯临的两⼤选择是CDMA和OFDM。
不选择CDMA的原因如下：⾸先CDMA不适合宽带传输，CDMA相对于GSM不过是增加了系统容量，提⾼了系统抗⼲扰能⼒。
但CDMA在⼤带宽时，扩频实现困难，器件复杂度增加。
所以WCDMA不能把带宽从5MHz增加到20MHz或更⼤。
假如未来⽆线制式⽀持100MHz，CDMA缺点更⼤，但OFDM不存在这个问题。
其次CDMA属于⾼通专利，每年需要向其⽀付⾼额专利费⽤。
最后，从频谱效率上讲，在5MHz带宽时两者频谱效率差不多，在更⾼带宽时，OFDM的优势才逐渐体现。
使⽤CDMA⽆法满⾜LTE制定的带宽灵活配置、时延低、容量⼤、系统复杂度低的演进⽬标，OFDM是真正适⽤于宽度传输的技术。
LTE采⽤OFDM，空中接⼝的处理相对简单，有利于设计全新的物理层架构，有利于使⽤更⼤的带宽，有利于更⾼阶的MIMO技术实现，降低终端复杂性，⽅便实现LTE确定的演进⽬标。
1.2 OFDM本质OFDM本质上是⼀个频分复⽤系统。
FDM并不陌⽣，⽤收⾳机接收⼴播时，不同⼴播电台使⽤不同频率，经过带通滤波器的通带，把想要听的⼴播电台接收下来，如图所⽰。
TDMA,FDMA,CDMA,OFDM,OFDMA区别
TDMA,FDMA,CDMA,OFDM,OFDMA区别?1.时分多址，频分多址，码分多址, 后两个一个用作频率正交调制，另一个已正交调制为基础用于多址接入。
二者本质原理可以说是一样的，用途不同。
正交频分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交频分复用)调制的一种形式，它针对多用户通信进行了优化，好处在于具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。
这也归根于OFDM本质特点。
对于低数据率用户，它只需要更低的发射功耗。
2.OFDMA与OFDM，最根本的区别在于，前者在上行和下行都支持子信道化，后者仅在上行方向支持子信道化。
1、子信道化通俗讲，就是将子载波进行分组，一个子信道可包含多个子载波2、OFDMA中子信道化在上下行均支持。
例如在上行，一个用户可能获得一个或几个子信道；下行亦然，一个子信道可以为不同用户或者用户组服务。
一个信道中子载波可以相邻，也可以不相邻。
3、OFDM仅仅在上行支持子信道化。
3.严格的讲，OFDM是一种调制方式，类似于QPSK、16QAM等，用于对信息比特调制成码片发送出去而OFDMA是一种多址接入方式，类似于FDMA 等，利用频率的不同，将同一小区的多个用户区分开来举个最简单的例子(不考虑TDMA)同一个小区内有100 个子载波可用，有10 个用户可以有多种方案，下面举两种最简单的方案(1) 将前10 个子载波分给第一个用户，第11~20 个子载波分给第二个用户，……而每个用户的编码方式都采用了10 载波的OFDM 调制方式(2) 将子载波1、11、21、…、91 分给第一个用户，将子载波2、12、22、…、92 分给第二个用户，…同样每个用户的编码方式都采用了10 载波的OFDM 调制方式当然，也各根据需要的不同，分给不同用户的子载波数不同4.前面两个是基础性的，目前主流通信系统都用到这两种多址方式CDMA不用说了吧，3G就用的这种多址方式OFDM是一种复用方式OFDMA是OFDM复用方式的多址方式，目前wimax就用的这个吧，以后4G可能就要用这个5.FDMA、TDMA和CDMA的区别频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。
OFDMA基本介绍
频域波形
正交子信道 f
OFDM与FDM的不同
与传统FDM的区别？ • 传统FDM:为避免载波间干扰，需要在相邻的载波间保留一定保护间隔，大大 降低了频谱效率。
FDM
• OFDM:各(子)载波重叠排列，同时保持(子)载波的正交性（通过FFT实现）。 从而在相同带宽内容纳数量更多(子)载波，提升频谱效率。
常用复用技术简 介
核心思想：多个信息源共享一个公共信道
时分 复用
频分 复用
码分 复用
频分多址(FDMA)
• 频分多址技术按照频率来分割信道, 即给不同的用户 分配不同的载波频率以共享同一信道。
• 在FDMA系统中, 信道总频带被分割成若干个间隔相 等且互不相交的子频带, 每个子频带只分配给一个用 户使用, 相邻子频带之间无明显的干扰。
传统多载波
frequency
OFDM： Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用
OFDM
frequency
frequency
OFDMA处理流程图
二进制 符号映射 信源
串· 行· 变·
并· 行·
·
对于均匀子载波间隔
fk kf , k 0,1, , N 1
时分多址(CDMA)
代码
C1 C2
频率
CN 时间
CDMA信道配置图
介绍内容安排
多址接入技术简介 LTE中的多址接入技术
OFDM调制过程 OFDM优点
OFDM 概述
概念
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）正交频分复用技术， 多载波调制的一种。将一个宽频信道分成若干正交子信道，将高速数据 信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。
OFDM几种多址接入技术的分析
２０ ６耳第 期 ５
中圄分类号 ：Ｎ １ ． Ｔ ９４ ５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０９ ５２ ２０ ）５ ０ ５ —０ １０ —２５ （ｏ６ ０ — ０９ ４
Ｏ Ｄ 几 种 多址接 入 技 术 的分 析 ＦＭ
张荣涛，谢显中
ｐ ｏ ｓ ｅ ｅ ａ ｕ ｒ ｏ ｓ ａｅ ｔ ｅ ｌ ｔｄ ｒ ｄｏ ｓ ｅ ｔ ｍ ｉ ｌ ｎ ｏ ｓｙ ａ ｄ ｇ ｉ ｅ ｍｏｅ ｓ ｓ ｍ ａ ａ ｉ ． ｒ ｍｉ ｓ ｖ ｒｌ ｓ ｓｔ ｈ ｒ ｈ ｉ ｅ ａ ｉ ｐ ｃｒ ｓ ｅ ｅ ｍｉ ｕ ｍｕ ｔ ｅ ｕ ｌ ａｎ ｔ ｒ ｙ ｔ ｃ ｐ ｃｔ ａ ｎ ｈ ｅ ｙ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｆ ｓ ｉ ｔ ｄ ｃ ｓ ｔｅ ＯＦ Ｍ — Ｆ ＭＡ ａ ｄ ＯＦ Ｍ — Ｔ ＭＡ ｔｃ ｉｕ ｆ ｒ ｏ ｏ ａ ｅ ｅ ｃ ｉｉｉｎ ｈ ｓ ａ ｅ ｒｔ ｎ ｒ ｕ ｅ Ｄ — Ｄ ｉ ｏ ｈ ｎ Ｄ ・ Ｄ ｈ ｑ ｅ ｏ ｔ ｇ ｎ ｌ ｒ ｑ ｎ ｙ ｄ ｖｓ ｅｎ ｏ ｈ ｆ ｕ ｏ
０ 引言
通信技术的研究 目 标是实现各种业务信号高效 率、 高速 率 的可 靠通 信 。Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ（Ｏｔ ｇｎｌ ｒｑｅｃ ｒ ｏｏａＦｅ ｎｙ ｈ ｕ Ｄｖ ｉ ｕｉｅｉ ） ｉｓ ｎ ｌ ｌ ｎ 技术因将整个 信道带宽划分成 ｉｏ Ｍ ｔ ｘ ｇ ｐ
无线 频谱 ， 而 获得 较 高 的 系统 容 量 。在 这 些 多 址 从 技术 中 ， Ｄ Ｃ ＭＡ以其 诸 多 的优 点 ， 可提 供 比 Ｆ Ｍ 并 ＤＡ 和 Ｔ Ｍ 更 高 的系 统 容量 ， 为 第三 代 移 动通 信 系 ＤＡ 成
Ｐ ｓ ｎ ｅ ｃｍｍ ｎｃｔ ｎ ， ｈ ｎｑ ０ ６ ， ｈ ａ ｏｔ ａｄＴ ｌ ｏ ｕ ｉ ｉ ｓＣ ｏｇ ￣ｇ ００ ５ Ｃ ｉ ） ｓ ｅ ａ ｏ ４ ｎ
3GPP LTE 中ofdma和sc-ofdma的比较
3GPP LTE OFDMA和SC-FDMA多址接入方案的研究摘要LTE在下行采用正交频分复用多址接入(OFDMA)技术，因为OFDMA具有较高的峰均功率比（PAPR）。
这对发射机功放的线性度要求较高，使得发射机成本明显增加;其次OFDMA要求子载波严格正交，因此它对频率偏移会比较敏感。
单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)是OFDMA技术的改进,相较于OFDMA，两者的系统结构和性能比较相似，但它具有低PAPR 特性与对频率偏移不敏感的优势，并同样能在接收端应用频域均衡技术来有效对抗多径衰落的影响。
因此3GPP决定在LTE上行采用SC-FDMA技术作为多址接入方式。
本文将给出一个关于正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA)的概述,并对两者进行比较，利用Matlab对二者的PAPR进行了仿真，验证了SC-FDMA比OFDMA有较低的PAPR。
此外，还研究了不同均衡方式和不同信道模型下的SC-FDMA的误码性能并得出相关结论。
关键词：OFDMA；SC-FDMA；峰均功率比Study of Multiple Access Schemes in 3GPP LTEOFDMA vs. SC-FDMAABSTRACTWith the continuously developing of wireless communication technique and the users' high demands to communication, 3GPP proposed LTE (Long Term Evolution) standard as the transition from3G to 4G while LTE downlink adopts orthogonal-frequency-division-multiplexing access (OFDMA) technique, OFDMA is not suitable for LTE uplink because of its disadvantages. The first main disadvantage is that OFDM signal's peak-to-average power ratio (PAPR) is very high, which decreases the power efficiency of mobile terminal and proposes higher demands on the linearity of transmitter power amplifier, which will increase the cost of transmitter. Secondly, OFDMA requires strict orthogonality among sub-carriers,Which makes it sensitive to frequency offset. Single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) technique is the improvability of OFDMA techniques. Possessing the similar structure and performance as OFDMA, SC-FDMA shows the advantage of lower PAPR feature and being not sensitive to frequency offset. Besides,SC-FDMA can adopt frequency equalization technique at the receiver to overcome the influence of multi-path fading. So, 3GPP decided to adopt SC-FDMA, to be the multiple access technique in the LTE uplink.In this paper, we give an overview of both OFDMA and SC-FDMA, then draw a comparison and analysis with ing MATLAB on a combination of PAPR, verify that SC-FDMA had lower PAPR than OFDMA.we also studied different ways of balancing and SC-FDMA BER performance under different channel models and draw relevant conclusions.Key words：OFDMA；SC-FDMA；PAPR目录1 前言 (1)1.1 3GPP LTE的发展概况 (1)1.2本文的研究内容和篇章结构 (1)2 OFDM技术简介及原理 (2)2.1 OFDM技术简介 (2)2.2 OFDM系统的算法和工作原理 (2)3. OFDMA技术 (3)3.1 OFDMA技术简介 (3)3.2 OFDMA的优缺点 (3)4 SC-FDMA技术 (4)4.1 SC-FDMA的基本原理 (4)4.2 SC-FDMA子载波映射方式 (5)4.3 SC-FDMA的实现形式 (6)4.3.1.时域信号产生 (6)4.3.2 频域信号的产生 (6)4.3.3 两种实现形式的比较 (7)5 SC-FDMA与OFDMA的比较 (7)5.1 峰值平均功率比 (8)5.2仿真结果 (9)5.2.1不同调制方式下OFDMA和IFDMA系统PAPR性能仿真 (9)5.2.2不同子载波映射方式下的SC-FDMA系统PAPR性能仿真 (10)6 结论 (11)参考文献 (11)1 前言1.1 3GPP LTE的发展概况第一代移动通信系统起始于19世纪70年代，它采用频分多址(FDMA)技术的模拟移动通信系统，重要缺点是频带利用率低、保密性差、终端体积大且只能供给语音业务。
OFDM技术介绍
k 0
L 1
0t T
s'n 可以表示为：
s'n hk sn k
k 0
L 1
• 经过DFT后得到的可以表示为：
d 'i s 'n e
n 0 N 1L 1 n 0k 0 N 1 j 2 in N j 2 in N
hk snk e
正交频分复用(OFDM)技术
为了消除ICI，可 幅 在OFDM符号的保护 值 间隔内插入循环前 缀（CP）。这样就 可以保证在DFT周期 0 内，OFDM符号的延 时副本内所包含的 波形的周期个数也 0 是整数。这样，时 延小于保护间隔的 保护间隔 时延信号就不会在 解调过程中产生ICI。
循环前缀
正交频分复用(OFDM)技术
• 正交频分复用(OFDM)技术，是一种频谱部分重叠的多载 波调制技术，最早应用于20世纪50年代末的军队无线通信 之中。它的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换， 分配到数据速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由 于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由 无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成 的影响。同时，还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令 保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大 限度的消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
正交频分复用(OFDM)技术
• 并行多载波调制的优势： • 在典型的无线信道中，存在多径效应，引起符号 间干扰。但是当数据速率较低，由多径效应造成 的最大时延小于信号一个符号持续时间，将不会 造成严重的误码。 • 多载波传输系统将高速信息数据流分割成许多低 速的子数据流，并以并行方式在多个子信道上传 输，于是在每一个传输的符号持续时间就大于信 道最大延迟δmax,从而也就消除了符号间干扰ISI。
OFDMA多址技术及其应用
OFDMA多址技术及其应用OFDMA是Orthogonal frequency-division multiple access的缩写，意为正交频分多址技术。
它是一种基于频域分离的多址技术，广泛应用于现代无线通信系统中。
本文将介绍OFDMA多址技术的原理和应用，并讨论其在未来通信系统中的发展。
一、OFDMA多址技术的原理OFDMA多址技术是基于正交频域分离原理设计的。
正交频域分离意味着在频域中，不同的信号可以使用不相交的频带进行传输，而不会产生相互干扰。
OFDMA多址技术将频谱分成多个子载波，每个子载波都可以传输独立的信号。
与传统的频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）技术相比，OFDMA多址技术可以更有效地利用频率资源和时间资源。
OFDMA多址技术为不同的用户提供了能够同时传输数据的频谱块，以及在数据传输过程中动态调整发射功率的能力。
二、OFDMA多址技术的应用1. LTEOFDMA多址技术是现代LTE（长期演进）无线通信系统中的基本技术之一。
LTE系统使用OFDMA技术将频带分成多个子载波进行数据传输。
这种技术可以使LTE系统在频谱效率和容量方面具有很高的表现。
OFDMA技术允许多个移动设备同时连接LTE网络，并为每个设备分配不同的频带子载波，以便在这些设备之间进行高速数据传输。
这使得LTE系统可以满足不断增长的数据需求，支持更多的用户同时被接入。
2. WiFi6OFDMA多址技术在WiFi6技术中的应用也引起了关注。
WiFi6引入了OFDMA技术来提高无线网络的效率和容量。
OFDMA技术允许多个设备同时利用无线网络，这也意味着WiFi6可以在更宽带的信道上传输数据。
对于用户较多的Wi-Fi网络，OFDMA的优势尤为明显。
OFDMA在高峰时段分配资源更有效，对于更多同时使用Wi-Fi网络的用户，带来了更好的用户体验。
3. 5G对于5G无线通信系统来说，OFDMA多址技术仍将是基本技术之一。
ofdm系统小区容量分析
在OFDM（正交频分复用）系统中，小区容量是指一个小区（cell）内在给定频谱资源和其他条件下所能支持的最大用户数或数据传输量。
以下是针对OFDM系统小区容量的一些分析要点：
1. 频谱资源分配
-OFDM系统通过将频谱划分成多个子载波来传输数据，频谱资源的合理分配对于小区容量至关重要。
-频谱资源的分配可以根据用户数量、信道质量等因素进行动态调整，以提高系统容量。
2. 多址技术
-在OFDM系统中，多址技术如正交码分多址（OFDMA）可以有效地支持多用户同时传输数据，提高系统容量。
-多址技术的应用可以根据不同用户的需求和信道条件进行灵活调整，以提高系统的频谱效率。
3. MIMO技术
-多输入多输出（MIMO）技术可以在有限的频谱资源下提高系统的传输速率和容量。
-通过利用MIMO技术，可以在同一频谱资源下实现多用户间的空间复用，从而提高系统容量。
4. 动态资源分配
-OFDM系统可以根据用户需求和网络负载情况进行动态资源分配，以最大化系统容量。
-动态资源分配可以根据实时信道状态和用户需求进行调整，提高系统的资源利用率。
5. 去干扰技术
-在OFDM系统中，采用去干扰技术如信道估计、干扰消除等方法可以提高系统的容量。
-有效的干扰管理可以减少系统中的干扰，提高系统的频谱效率和容量。
综合以上几点，针对OFDM系统小区容量的分析需要考虑频谱资源分配、多址技术、MIMO技术、动态资源分配和去干扰技术等因素。
合理的技术选择和参数配置可以有效提高OFDM系统的小区容量和性能。
OFDM几种多址接入技术的分析
2006年第5期 中图分类号:T N914.5 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2006)05-0059-04OFDM几种多址接入技术的分析张荣涛,谢显中(重庆邮电大学移动通信信产部重点实验室,重庆400065)摘 要:OFDM(正交频分复用)和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱,从而获得较高的系统容量。
首先介绍了正交频分多址技术中的OFDM-FDM A和OFDM-T D2 M A多址接入方案,然后又重点讨论了OFDM和C DM A的3种结合方案,包括系统设计、系统性能分析以及系统参数指标,最后提出了未来的研究方向。
关键词:OFDM;多址接入技术;符号间干扰;载波间干扰Analysing of several multiple access techniques for OFDMZHANG R ong2tao,XIE X ian2zhong(MII K ey Lab of Mobile Communications T echnology,Chongqing U niversity ofPosts and T elecommunications,Chongqing400065,China)Abstract:OFDM(Orthog onal Frequency Division Multiplexing)combined with multiple access technique can promise several users to share the limited radio spectrum simultaneously and gain the m ore system capacity.This paper first introduces the OFDM-FDM A and OFDM-T DM A technique of orthog onal frequency division multiple access,and then discusses the three projects of OFDM combined with C DM A,which include the sys2 tem design,system capability analysis and system parameter index.At last,it presents the research direction in the future.K ey w ords:OFDM;multiple access technique;inter-symbol interference;inter-carrier interference0 引言通信技术的研究目标是实现各种业务信号高效率、高速率的可靠通信。
FDMFDMAOFDM的异同
FDM FDMA OFDM 的异同频分多路复用（Freque ncy-divisi on multip lexin g，FDM），是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。
FDM常用于模拟传输的宽带网络中。
在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。
如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。
在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。
FDMA，频分多址（Freque ncy-divisi on multip le access），是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。
频分多址是模拟高级移动电话服务(AMPS)中的一种基本的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统。
采用频分多址，每一个信道每一次只能分配给一个用户。
频分多址还用于全接入通信系统(TACS)。
OFDM(Orthog onalFreque ncy Divisi on Multip lexin g)即正交频分复用技术，实际上OFD M是MCM Multi-Carrie rModu latio n，多载波调制的一种。
其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰 ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
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OFDM几种多址接入技术的分析引言通信技术的研究目标是实现各种业务信号高效率、高速率的可靠通信。
OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术因将整个信道带宽划分成若干个子信道，每一子信道用子载波调制时，允许相邻子载波之间有很大程度的重叠，频谱利用率高； OFDM技术通过串并转换过程将高速传输的数据变为较低速率的传输，从而使传输信道具有平衰落特性，可有效地克服信道频率选择性的影响，减少ISI对系统性能的影响；OFDM实现调制与解调不同于传统的调制方式，而是通过FFT的正、逆变换实现的，系统实现的复杂度不高。
在无线通信系统中，多址方式允许多个移动用户同时共享有限的频谱资源。
频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)是无线通信系统中共享有效带宽的三种主要接入技术。
OFDM和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱，从而获得较高的系统容量。
在这些多址技术中，CDMA 以其诸多的优点，并可提供比FDMA和TDMA更高的系统容量，成为第三代移动通信系统标准中采用的多址接入方式，因此CDMA和OFDM结合的方案成为当前研究的热点问题之一。
多载波CDMA不仅可以满足多用户共享频率资源，而且同时可以减少码间干扰，提高系统性能。
OFDM-FDMAOFDM-FDMA多址接入方案将传输带宽划分成正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，可用带宽资源可灵活的在不同移动终端之间共享，从而避免了不同用户间的多址干扰，如图1，图2所示。
每个用户经历不同无线信道的干扰，可以通过只将具有高信躁比的子载波分配给每个用户来实现。
这是一种以频率来区分用户的多址接入方式。
设系统共有M个用户，每个用户使用N个子载波，则系统中共有M×N个子载波。
对于第m(m=1，2，…，M)个用户来说，该用户的输入数据先进行信道编码，速率匹配，交织，然后将交织后的比特流进行符号映射，生产的复数符号调制到N个子载波上。
理论上来说，任意N个子载波没有分配给其他M-1个用户，就可以将这N个子载波分配给该用户。
但是考虑到子载波之间的相关性，我们通常选用一种等间隔的子载波分配方案。
我们首先选取N个间隔最大(间隔为M) 的子载波，并将它们分配给用户一；然后将这N个等间隔的子载波在频域中移位1个子载波，将它们分配给用户二……将这N个等间隔的子载波在频域中移位m(m =1，2，…，M-1)个子载波，移位后形成的新的子载波集分配给第m+1个用户。
这样分配给这M个用户的子载波集中，子载波之间具有最大的不相关性，可以抑制多址干扰，而且信令的开销最小。
在系统的时间同步和载波同步都十分理想的情况下，接收到的信号可以没有ISI(Inter-SymbolInterference符号间干扰)和ICI(Inter-CarrierInterference载波间干扰)。
OFDM-TDMAOFDM-TDMA多址接入方案在一段时间内将全部带宽资源分配给一个用户，即在一个TDMA帧的几个时隙内，所有子载波为某个用户独占。
这是一种以时间来区分用户的多址接入方式。
在TDMA帧结构中，一个TDMA无线帧由若干个子帧构成，而一个子帧又由若干个时隙组成，OFDM符号在时隙中传输。
在OFDM-TDMA传输系统中，采用TDD模式，可以根据业务的需要灵活的调整上行和下行链路间的转换点，这样使双向业务成为了可能。
对于非对称的无线多媒体通信，这是一种实现具有灵活资源管理的高速数据传输的方案之一。
当用户的上行链路数据大于下行链路数据时，可以调整子帧中的转换点，使用户可以使用的时隙数增多，分配给该用户的OFDM符号数相应增加，满足用户高数据速率的需要；当用户的上行链路数据较少，请求低的数据速率时，调整子帧中的转换点，减少用户使用的时隙数，分配给该用户的OFDM符号数相应减少。
正是由于这种分配给用户的OFDM符号数可变，使OFDM-TDMA方案可支持具有不同数据速率的多种业务。
不同多址接入算法的复杂度高度依赖于每个系统采用的自适应方式。
对于OFDM-TDMA系统而言，由于低信躁比的子载波被滤除或是使用了自适应调制P 编码技术，这样就需要传送额外的信息，这样虽然可以改善性能，但是也增加了信令开销。
OFDM-CDMA码分多址技术(CDMA，CodeDiversionMultipleAccess)是3G的主流技术。
窄带信号通过与扩频信号相乘而扩展成宽带信号，使用的扩频信号可以是伪随机码序列。
用户共享相同的频谱资源，而不会产生明显的干扰，提高了频谱效率。
扩频技术不但可以将某一特定的扩频信号从其它信号中恢复出来，而且还能有效对抗窄带干扰和多径干扰。
OFDM适合高速数据传送，它把数据流分成若干个子数据流，再把这些子数据流分别调制到若干个相互正交的子载波上。
子载波上较低的数据速率实际上意味着每个子载波信道具有平衰落特性，可有效地克服信道频率选择性地影响，从而减少由于ISI所带来的系统性能损失。
子载波的正交性使得信道干扰的影响被减小为每个子载波上乘一个复传输因子，这样信号的均衡就变的非常简单。
但是，如果子载波处于深衰落时，如果不采用纠错编码，会产生很高的误码率。
OFDM技术和CDMA技术各有利弊，因此二者的结合可以取长补短，达到更好的通信传输效果，必然在下一代无线移动通信系统中扮演越来越重要的角色。
自从1985年Cimini提出基于OFDM的蜂窝移动系统以来，出现了诸多OFDM 技术与CDMA技术的结合方案，N.Yee，J- P.Linnartz，G.Fettweis提出了MC-CDMA系统；K.Fazel，L.Papke等人提出了MC-DS-CDMA系统；L.Vandendorpe提出了MT-CDMA系统。
MC–CDMAMC-CDMA(MulticarrierCDMA)系统是一种在频域扩频的方式。
所谓频域扩频，即原始数据流的每个符号与扩频码各个码片相对应的各小部分相乘后沿不同的子载波进行传输，也就是说，若扩频码的长度为N，那么对应的这N个子载波传输的是相同的信息数据。
一般来说，不可能所有的子载波都同时处于深衰落中，因此MC-CDMA可以达到频率分集的效果，如图3所示。
在多载波系统中，原始输入的数据速率很高，假设扩频码的长度为G，用户输入的数据序列首先串并变换成NPG路，bk(n)表示第k路的信息比特(k =1，2，…，N/G)。
每路的输入进入对应的复制器复制为G路相同的数据，然后这G 路相同的数据与长度为G的扩频码相乘完成频域扩频。
之后再将扩频后的数据调制到不同的子载波上发送出去。
每路的子载波数为G个，共有NPG路，所以子载波总数为N个。
这N路数据进行IFFT变换和并串变换，插入保护间隔(保护间隔要大于信道最大时延扩展)后形成发射信号，经过形成滤波器后由射频单元发射出去。
在MC-CDMA系统中，一般采用沃什(WH，HadamardWalsh)码来作为其频域扩频码，这种码具有很好的互相关性，码组内所有的码序列是相互正交的。
不过也有用其它码的，比如可以用傅立叶编码矩阵作为扩频码矩阵，发射的扩频与IFFT两者相互抵消，产生了一个进行分组处理的纯单载波系统。
在接收端，接收信号先要去保护间隔，串并变换(变成NPG路)，FFT变换，之后还应进行信道估计得到信道信息。
对于第k路接收信号rk(t)，k= 1，2，…，N/G，进入对应的复制器复制为G路相同的数据，然后这G路相同的数据与长度为G的增益因子w(G)相乘完成信道均衡和信号解扩，再经过滤波器后合并输出，最后经过并串变换得到原始信息数据。
在MC-CDMA系统中，接收信号相当于在频域进行合并，这样频率分集性能就很好。
有4种最基本的合并技术：恢复正交性合并(ORC，OrthogonalityRestoringCombing)、等增益合并(EGC， EqualGainCombining)、最大比合并(MRC，MaximumRatioCombining)和最小均方差合并(MMSEC，MinimumMeanSquareErrorCombining)。
由于引入了CDMA技术，MC-CDMA也是一种干扰受限系统，特别是在多用户的情况下，扩频码引入的多址干扰对误码率的影响远大于高斯噪声的影响，所以在遭受到严重的多址干扰的时候，同样要考虑多用户检测技术。
常用的多用户检测技术有：最大似然检测技术(MLMUD)、迭代检测算法和基于解相关与MMSE的自适应干扰估计和消除(DICMMSEIC)。
MC-DS–CDMAMC-DS-CDMA(MulticarrierDirectSequenceCDMA)系统是一种在时域扩频的方式。
用户数据首先经过串并变换成N路并行输出，然后并行的每路数据由相同的短扩频码扩频，最后这N路数据再进行OFDM调制。
扩频后的信号带宽被限制在一个子带中，一般应选取较短的扩频序列。
MC-DS-CDMA有助于建立同步信道，因此适用于上行通信链路，如图4所示。
在发射端，用户数据经过串并变换变成N路并行的数据，然后并行的每路数据与相同的短扩频码序列ck相乘完成时域扩频，之后再将扩频后的数据调制到不同的子载波上发送出去。
这N路数据进行IFFT变换和并串变换，插入保护间隔后形成发射信号，经过形成滤波器后由射频单元发射出去。
在接收端，接收信号先要去保护间隔，串并变换，FFT变换，然后通过信道估计得到信道信息并对接收到的数据进行均衡。
这时每路数据与已知的相同短扩频码序列ck相乘完成信号解扩，再经过滤波器后输出，最后经过并串变换得到原始信息数据。
由于每路数据只分配到单个子信道上发射，MC-DS-CDMA不能获得频率分集增益，故接收端使用常规的相干接收机即可。
MT-CDMAMT-CDMA(MultitoneCDMA)系统也是一种在时域扩频的方式。
在该方法中，各子载波在进行扩频操作之前具有满足正交性条件的最小频率间隔，也就是说各路子数据流在未扩频前调制到不同的子载波所得到的已调子载波彼此正交，但是经过扩频后它们的频谱不再满足正交条件。
它与MC-DS- CDMA的发射机方法基本类似。
不同之处在于，扩频序列的码片持续期与子载波的频率间隔不再满足互为倒数的关系，如图5所示。
接收机处理方法也不同，MT-CDMA的扩频码长度远大于常规的DS-CDMA(DirectSequenceCD-MA)，这样它具有更大的扩频处理增益，能够容纳更多的用户。
但是，由于子载波的频谱重叠程度非常高，从而不可避免的存在较严重的子载波间干扰。
当大的扩频处理增益所带来的多址干扰和自干扰的减小不能抵消子载波间干扰时，系统性能将急剧变坏。
系统参数指标比较参数比较如表1所示。
结束语OFDM技术与多种多址技术的结合，特别是与CDMA技术的结合，能够避免窄带衰落，提高频谱利用率和抗多径衰落的能力。