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06-17
多径效应是当前无线系统面临的挑战之一。
多径是由发射器和接收器之间的反射产生的，反射在不同时间到达接收器。
分隔反射的时间间隔称为延迟扩展。
当延迟扩展约等于传输符号时间 (Symbol Time) 时，这种干扰可能会导致问题。
典型的延迟扩展持续时间为几微秒，接近 CDMA 符号时间。
OFDMA的符号时间大致为微秒级，因此多径现象的影响并不严重。
为了减轻多径效应，在每个符号后面插入一个大约10微秒的警告边带，称为循环前缀。
为了获得更高的数据速率，OFDM 系统必须比 CDMA 系统更有效地利用带宽。
每单位赫兹的位数称为频谱效率。
使用高阶调制是实现更高效率的一种方法。
阶数是指每个子载波发送的比特数。
例如，在正交幅度调制 (QAM) 中，每个载波频率发送 2 位。
在 16 QAM 和 64 QAM 中，每个子载波分别发送 4 和 6 位。
在4G系统中，预计将采用64 QAM，因此其频谱效率非常高。
OFDMA 针对多用户通信进行了优化，尤其是蜂窝电话和其他移动设备。
它是最适合蜂窝电话长期演进 (LTE) 的调制方案。
在这次演变过程中，OFDMA这个名字变成了高速正交频分复用分组接入（HSOPA）。
OFDMA 的变体被 WiMAX 论坛选为调制方案，随后由 IEEE 标准化为 IEEE .16-（固定电话）和 .12e（移动）WiMAX。
与CDMA（码分多址）宽带CDMA和通用移动电信系统（UMTS）等3G调制方案相比，其优势在于更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。
对于低数据速率用户来说，它只需要较低的传输功率、较短的恒定延迟（而不是随时间变化）以及更干净的方式来避免冲突。
OFDMA 为每个用户分配子载波子集。
基于有关信道状态的反馈，系统可以执行自适应的用户到子载波分配。
只要快速执行这些子载波分配，与 OFDM 相比，快衰落、窄带同信道干扰性能都会得到改善。
这反过来又提高了系统的频谱效率。
OFDMA将整个频段划分为许多子载波，将频率选择性衰落信道转换为多个平坦衰落子信道，从而有效抵抗无线移动环境中的频率选择性衰落。
由于子载波重叠并占用频谱，OFDM可以提供更高的频谱利用率和更高的信息传输速率。
OFDMA通过将不同的子载波分配给不同的用户，提供了一种天然的多址方式，并且由于占用不同的子载波，用户之间相互正交，不存在小区内干扰（如图2所示）。
同时，OFDMA可以支持分布式和集中式两种子载波分配模式。
在子载波分布式分配的方式中，可以利用不同子载波频率选择性衰落的独立性来获得分集增益。
另外，由于OFDMA已经成为下行的主流方案，如果上行也采用OFDMA，那么LTE的上下行将具有最大的一致性，可以简化终端的设计。
用户分配的M个子载波的传输信号可以表示为： D =[d 0,d?? 1...d M-1]T，其中T表示矩阵转置，di为调制信号。
经过快速傅里叶逆变换（IFFT）调制后，信号向量S =F N* T N,M D，其中TN和M表示子载波分配的映射矩阵，其元素表示子载波的分布式或集中式分配。
。
F*N为N点IFFT矩阵，*表示共轭转置，FN=[f 1T, f 2T...f NT]T 经过衰落信道和快速傅里叶变换（FFT）信号处理后，频域接收信号可表示为：R=HTN,M D+n，其中H=diag(Hk)，Hk为第k个子载波上的频域响应； n 是高斯噪声向量； R=[r (0), r ⑴…r (N-1)]T，r (k)为第k个子载波上的接收信号。
由于OFDM的时域信号是多个并行随机信号之和，因此很容易导致较高的PAPR。
基站的功率限制相对较弱，可以使用更昂贵的功率放大器，所以高PAPR不会对下行造成太大的问题。
然而，在上行链路中，由于用户终端的功率放大器成本较低，且电池容量有限，高PAPR会降低UE的功率利用率，降低上行有效覆盖范围。
为了避免OFDM的上述缺点，必须降低PAPR。
降低 OFDM PAPR 的技术有很多，如选择性映射、限幅和滤波等。
文献[6]证明，通过限幅和滤波，可以将 PAPR 降低到小于 6 dB，同时对OFDM性能影响不大，且复杂度的增加可以接受。
因此，本文将主要研究不同多址方案的链路级性能比较。
在 OFDM 中，快速傅立叶变换 (FFT) 用于将可用带宽划分为许多数学上正交的小带宽。
频带的重构是通过快速傅里叶逆变换（IFFT）完成的。
FFT 和 IFFT 都是定义明确的算法，当大小为 2 的整数倍时，可以非常高效地实现。
OFDM 系统的典型 FFT 大小为 、 和 ，而更小的 和 也是可能的。
可支持 5、10 和 20 MHz 带宽。
该技术的一个出色特点是可以轻松切换到其他带宽。
即使总体可用带宽发生变化，较小的带宽单元也可以保持不变。
例如：10MHz可分为1、小频段； 5MHz可分为1个小频段。
这些小频带的大小通常为 10 kHz，称为副载波。
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