论文摘要
通信中的链路分成上行和下行链路，3G提案中的下行链路技术已趋成熟，而急需解决的是上行链路问题，由于上行移动用户端不可能做得很大，因此不能采用下行链路的OFDM传输方式。未来移动通信系统终端业务是面向IP的优化原则，因此终端和基站间的同步和非同步的转化是比较频繁的，所以有必要研究随机接入问题，高效且节省时／频资源的随机接入设计与过程对系统而言非常重要。因此，研究上行多址和随机接入对未来通信的发展有着十分重要的意义。本文就是针对上行多址和随机接入的一些问题展开研究，目的在于对比目前最流行的两种单载波传输方式；提出有效的随机接入方法。对上行多址的研究主要是对比两种多址方式的性能，由于它们对载波频偏都很敏感，因此，本文对载波频偏进行了重点研究，最后提出了解决单载波传输方式中载波频偏的方法；在研究随机接入问题时，主要通过提出新的接入方案，然后仿真验证新方案的性能。从仿真的结果可以看出，上行多址使用DFT-SOFDM可以得到更好的性能；而随机接入中的分组接入的思想，有利于提高随机接入的用户数，异步随机接入中使用暗含的方式以及同步接入中使用IDMA方式传送信息，可以有效提高系统的性能。本文的研究内容和主要结论如下：首先介绍了对上行多址方式及随机接入的研究现状以及与它们的发展，总结了需要进一步解决的问题，指出了本文研究的方向。第二章到第四章分析对比了上行链路中的两种多址方式，在第二章中，对上行链路中的IFDMA多址方式进行了介绍，对比了系统中分别使用时三种不同的均衡方式时的性能，用公式证明了各个用户间的正交关系，最后研究了用户数对系统性能的影响。第三章介绍了上行多址的另一种实现方式：DFT-SOFDM，详细介绍了该方式中的收发系统，然后研究了不同的调制方式对该系统性能的影响。第四章主要对是对第二章和第三章中提出的两种多址方式的对比：实现的复杂度、PAPR、带宽利用率等，由于IFDMA与DFT-SOFDM都是利用用户的信号在频域中正交这一特性来区分不同的用户，所以频偏会对系统造成严重的影响，这里对其影响进行了仿真，同时给出了在接收端进行频偏估计的方法，最后研究了用于做频偏估计的CP的长度对系统性能的影响。第五章主要具体分析了随机接入问题，这里又可以分成两个小部分：同步随机接入和非同步随机接入。由于同步和异步随机接入都会使用到前导序列，因此这一部分首先介绍了前导序列的设计方法，接下来就介绍了同步随机接入，提出了分组接入的思想，并在不同的带宽条件和不同的信道下进行了仿真，然后提出了在同步随机接入中引入IDMA的思想，以实现在同步随机接入中传送信息。第五章的另一部分主要讲如何实现异步随机接入，首先介绍了异步随机接入的特性，前导序列长度的计算，然后提出了基于CCSK的异步随机接入信息传送方法，第一种基于CCSK的传送方法，主要利用了通过不同的循环移位的数目来代表不同的控制信息，不同的用户采用不同的CCSK信号；而第二种方法与第一种方法的区别在于接收端，这种方法不是一个个去解出用户的信息，而是对所有的用户的解调进行联合解调，这更适合于上行链路，同时也符合未来通信的发展趋势。最后一章对全文进行了总结，归纳了本文的主要贡献，提出了下一步的研究方向。