通用陸地無線接入(UTRA)演進的目標是構(gòu)建出高速率、低時延、分組優(yōu)化的無線接入系統(tǒng)[1]。 演進的UTRA致力于建立一個上行速率達到50 MHz、下行速率達到100 MHz、頻譜利用率為3G R6的3～4倍[2] 的高速率系統(tǒng)。為達到上述目標，多址方案的選擇應該考慮在復雜度合理的情況下，提供更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率。在上行鏈路中，由于終端功率和處理能力的限制，多址方案的設計更具挑戰(zhàn)性，除了性能和復雜度，還需要考慮峰值平均功率比(PAPR)對功率效率的影響。

　　在3GPP LTE的標準化過程中，諾基亞、北電等公司提交了若干多址方案，如多載波(MC)-WCDMA，MC-TD-SCDMA，正交頻分多址接入(OFDMA)，交織頻分復用(IFDMA)和基于傅立葉變換擴展的正交頻分復用(DFT-S OFDM)。OFDMA已成為下行鏈路的主流多址方案，并且是上行鏈路的熱門候選方案，其中，北電公司的方案支持頻分雙工(FDD)方式[3]，信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所的方案支持時分雙工(TDD)方式[4]。

　　由于正交頻分復用(OFDM)能夠很好地對抗無線傳輸環(huán)境中的頻率選擇性衰落，可以獲得 很高的頻譜利用率，OFDM非常適用于無線寬帶信道下的高速傳輸。通過給不同的用戶分配不同的子載波，OFDMA提供了天然的多址方式。由于用戶間信道衰落的獨立性[1]，可以利用聯(lián)合子載波分配帶來的多用戶分集增益提高性能，達到服務質(zhì)量(QoS)要求。然而，為了降低成本，在用戶設備(UE)端通常使用低成本的功率放大器，OFDM中較高的PAPR將降低UE的功率利用率，降低上行鏈路的覆蓋能力。由于單載波頻分復用(SC-FDMA)具有的較低的PAPR，它被提議成為候選的多址方案[5]。

　　目前，OFDMA已被廣泛研究，并已成為3GPP LTE的下行鏈路的主流多址方案。然而，在上行鏈路的研究中，盡管SC-FDMA成為主流的多址方式，但OFDM和SC-FDMA之間的比較大多從 PAPR的角度進行，而沒有考慮兩者的鏈路性能，更沒有充分地考慮PAPR和性能的折衷。本文比較了OFDMA和DFT-S OFDM的基本原理，并仿真了它們在無線信道中的基本性能。仿真結(jié)果表明：盡管DFT-S OFDM具有較低的PAPR，但它的鏈路級性能卻不如OFDMA。

　　1  OFDMA和DFT-SOFDM的基本原理

　　1.1OFDMA的基本原理

　　OFDMA將整個頻帶分割成許多子載波，將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)化為若干平坦衰落子信道，從而能夠有效地抵抗無線移動環(huán)境中的頻率選擇性衰落。由于子載波重疊占用頻譜，OFDM能夠提供較高的頻譜利用率和較高的信息傳輸速率。通過給不同的用戶分配不同的子載波，OFDMA提供了天然的多址方式，并且由于占用不同的子載波，用戶間滿足相互正交，沒有小區(qū)內(nèi)干擾(如圖1所示)。同時，OFDMA可支持兩種子載波分配模式：分布式和集中式。在子載波分布式分配的模式中，可以利用不同子載波的頻率選擇性衰落的獨立性而獲得分集增益。

　　此外，因為OFDMA已成為下行鏈路的主流方案，上行鏈路如也采用OFDMA，LTE的上下行鏈路將具有的一致性，可以簡化終端的設計。

　　一個分配了M個子載波的用戶的傳輸信號可表示為：D =[d 0，d 1……d M-1]T，其中，T代表矩陣轉(zhuǎn)置，di是調(diào)制信號。

　　經(jīng)過快速傅立葉反變換(IFFT)調(diào)制后，信號向量S =F N* T N,M D，其中TN，M代表子載波分配的映射矩陣，其元素是表達子載波的分布式或者集中式分配。F*N是N點IFFT矩陣，*代表共軛轉(zhuǎn)置，并且FN=[f 1T，f 2T……f NT]T，

　　經(jīng)過衰落信道和快速傅立葉變換(FFT)信號處理后，頻域的接收信號可以作如下表達：R=HTN，M D+n，其中H=diag(Hk)，Hk是第k個子載波上的頻域響應；n是高斯噪聲向量；R=[r(0)，r (1) ……r (N-1)]T，r (k)是第k個子載波上的接收信號。

　　由于OFDM的時域信號是若干平行隨機信號之和，因而容易導致高PAPR?；径说墓β氏拗葡鄬^弱，并且可以采用較為昂貴的功率放大器，所以在下行鏈路中，高PAPR不會帶來太大的問題。然而，在上行鏈路中，由于用戶終端的功率放大器要求低成本，并且電池的容量有限，因而高PAPR會將降低UE的功率利用率，減小上行的有效覆蓋。為避免OFDM的上述缺點，必須降低PAPR。

　　降低OFDM的PAPR的技術(shù)有很多，比如選擇性映射、削波和濾波等等。文獻[6]中證明了通過削波和濾波，可以將PAPR降低到6 dB以下時，同時對OFDM的性能影響很小，而且?guī)淼膹碗s度增加也是可以接受的。因此，本文將主要研究不同多址方案的鏈路級性能的比較。