ＷｉＭＡＸ技術中ＯＦＤＭＡ上行鏈路載波頻偏補償算法研究

摘要：在OFDMA上行鏈路中，由于多個用戶的載波頻率偏差（CFO）破壞了載波間的正交性，從而在基站接收端產生多用戶間干擾（MUI）。針對這個問題提出了一種能夠實現載波頻偏補償的低復雜度迭代信號處理算法。仿真結果表明，這種算法能有效消除MUI，改善了WiMAX上行鏈路的傳輸性能。

關鍵詞：全球微波接入互操作性； 正交頻分多址； 載波頻率偏差； 多用戶間干擾

中圖分類號：TN929.5文獻標志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0330-03

在移動通信飛速發展的今天，WiMAX技術作為一種面向城域網的寬帶無線接入技術，正受到業界越來越多的關注。WiMAX技術中根據頻段的不同分別有不同的物理層技術與其相對應，即單載波（SC）、OFDM（256點）和OFDMA（2 048點）^[1]。由于OFDM和OFDMA具有較高的頻譜利用率，而且具有良好的抵抗多徑效應、頻率選擇性衰弱和窄帶干擾上的能力，它們是WiMAX物理層的核心技術。在2005年12月由IEEE正式通過的802．16e標準^[2]中，OFDMA是可分級的，支持2 048點、1 024點、512點和128點，可以適應從1．25~20 MHz的信道帶寬差異，使移動性成為可能。由于OFDMA技術依靠相互正交的子載波傳輸數據，OFDMA對頻率偏移相當敏感，頻率偏移會使子載波間的正交性遭到破壞，導致系統的性能變差。

在OFDMA上行鏈路中頻偏的糾正包括兩個步驟，即CFO估計和CFO補償。目前，實現估計的算法有兩類：第一類是非數據輔助（non－data－aided)估計，基于OFDM信號中的固有特殊結構，如循環前綴^[3]和虛擬子載波^[4]；第二類是數據輔助(data－aided)估計，基于導頻信號和訓練序列^[5]。本文針對移動通信信道環境，采用文獻[5]中的一種基于訓練序列同步算法。對于CFO的糾正，一種辦法是采用下行控制信道把估計的同步信息傳遞給每個用戶^[6]。然而當這種方法用于移動通信環境時，調節信息由于延時而過時，并且這種方法也增加了下行鏈路的負擔。另一種方法是在接收端根據估計信息進行信號處理來彌補同步錯誤^[7，8]。本文采用后者在基站接收端進行補償。文獻[7]提出了一種在DFT后的補償算法，但是這種算法不能有效地消除ICI或MUI。本文在此基礎上提出了一種在基站運用多用戶檢測技術和迭代干擾消除技術進行信號處理的算法。理論和仿真表明，這種算法可以有效地消除MUI，系統性能得到較大的提高，并且這種算法對子載波的分配沒有限制，因此非常適用于WiMAX技術。

6結束語

本文針對WiMAX技術中OFDMA上行鏈路系統提出了

一種載波頻偏的補償算法。它適用于子載波任意分配，在文獻

[7]的基礎上采用多用戶檢測和干擾消除的信號處理算法，通過圓周卷積運算降低了多用戶間的干擾，使系統性能得到提高，而且分析了算法的性能。參數W的引入降低了由于圓周卷積帶來的計算復雜度。通過計算機仿真表明，系統性能在文獻[7]的基礎上得到了較大提高，W值在很小的情況下降低了計算的復雜度且得到較好的系統性能。

參考文獻：

[1]黨梅梅. WiMAX標準最新進展[J].世界電信，2006(5):34-36.

[2]IEEE P802.16e/08， IEEE standard for local and metropolitan area networks: part 16: air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems amendment 2: physical and medium access control layers for combined fixed and mobile operation in licensed bands and corrigendum[S]. 2005.

[3]BEEK J J V D， BORJESSON P O， BOUCHEL M L， et al. A time and frequency synchronization scheme for multiuser OFDM[J]. IEEE J Select Areas Commun， 1999，17(11):1900－1914.

[4]HEBLEY M G， TAYLOR D P. The effect of diversity on a burst－mode carrier frequency estimator in the frequency－selective multipath channel[J]. IEEE Trans Commun， 1997，46(4):553-560.

[5]PUN M O， TSAI S H， KUO C C J. Joint maximum likelihood estimation of carrier frequency offset and channel in uplink OFDMA systems[C]//Proc of IEEE GLOBECOM. Dallas:[s.n.]， 2004:3748-3752.

[6]WAHLQVIST M， LARSSON R， OSTBERG C. Time synchronization in the uplink of an OFDM system[C]//Proc of the 46th IEEE Veh Technol Conf. Atlanta:[s.n.]， 1996:1569－1573.

[7]CHOI J， LEE C， JUNG H W， et al. Carrier frequency offset compensation for uplink of OFDM－FDMA systems[J]. IEEE Commun Letters， 2000，4(12):411-416.

[8]HUANG De－feng， LETAIEF K B. Carrier frequency offsets mitigation for broadband OFDM in a multiuser environment[C]//Proc of IEEE PIMRC. Beijing:[s.n.]， 2003:11490－1153.

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