[发明专利]OFDMA系统的上行链路载波间干扰消除

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线通信系统，特别涉及OFDMA上行链路中的 载波间干扰消除的系统和方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是一种利用多个紧密间隔的正交子载波的 数字多载波调制方案。以低符号率用常规调制模式(例如，正交调幅) 来调制每个子载波，在相同的带宽上维持与传统单载波调制方案相似的 数据速率。OFDM调制在不良信道条件(如窄带干扰和由于多径传播引 起的频率选择性衰落)下提供了经济且鲁棒的通信。低符号率允许使用 符号间的保护间隔，从而减少符号间干扰。OFDM被配置或设计用于各 种无线仲裁(litigation)系统，包括IEEE 802.16(WiMAX)、一些IEEE 802.11a/g无线LAN(WiFi)、IEEE 802.20移动宽带无线接入(MBWA) 等等。

针对新的灵活无线蜂窝通信系统的一种提议(可以看作是3G WCDMA标准的演进)是3G长期演进(3G LTE)。该系统在下行链路上 使用OFDM作为多址技术(称为OFDMA)，并能够在从1.25MHz到20 MHz的带宽范围中操作。此外，对于最大带宽，将支持高达、甚至超过 100Mb/s的数据速率。针对上行链路，使用一种预编码的OFDM，其中， 预编码的首要目的是减小较大的峰均(PAR)比，该较大的峰均比通常被 认为是OFDM的一个缺点。

由于一些原因，OFDM特别适合于LTE。与其他接入技术相比，对 于高时间色散信道可以使用复杂度相对较低的接收机。另外，至少在理 论上，OFDM允许可用带宽的极高效使用。例如，在只有一个用户发送 的情况下，可以利用下述事实：信道质量典型地在不同频率下也很不同 (即，信道为频率选择性的)。另外，由于在较大数量的子载波上传输 OFDM中的信息，所以可以对不同的子载波应用不同的调制和编码，而 不是对所有子载波使用相同的调制和编码。

OFDM的主要挑战之一是确保子载波彼此正交。这意味着，例如， 频率偏移和相位噪声必须维持在充分低的水平。如果丢失正交性，则一 个子载波上的信息将泄漏到其他子载波，主要是泄漏到最接近的子载波。 该泄漏称为载波间干扰(ICI)。

OFDMA通过向不同的用户分配不同的子载波，使用户彼此正交，而 允许用户共享可用带宽。子载波的分配可以是动态的，例如将较大数量 的子载波分配给具有大量数据要传输的用户。与OFDM中单个用户的情 况不同，当不同用户的信号以相当不同的功率被接收时(这可能发生在 上行链路或下行链路中)，子载波的正交性丢失可能很显著。

导致ICI的两个主要因素是频率误差和多普勒展频。频率误差归因于 在生成载波频率方面发送机和接收机之间的不匹配。当发送机和接收机 具有同样的频率发生器，而发送机或接收机中的一方相对于另一方移动 时，频率误差也很显然。针对多径信道，不同的路径将经受不同的多普 勒频移，在接收机侧将引起所经受的多普勒频率的展频。

针对OFDM，由频率误差引起的ICI可以准确地建模为：

I(δf)=π23(δfΔf)2]]>

其中，δf是频率误差，Δf是子载波之间的载波间距。由于所有的子 载波受到相同频率偏移的影响，所以可以在应用FFT之前除去频率误差， 以消除ICI。

如果ICI是由多普勒展频引起的，则当假设路径是以一致的分布从所 有方向到达时(称作Jakes模型)，ICI可以准确地建模为：