OFDM几种多址接入技术的分析

MC–CDMA

MC-CDMA(MulticarrierCDMA)系统是一种在频域扩频的方式。所谓频域扩频，即原始数据流的每个符号与扩频码各个码片相对应的各小部分相乘后沿不同的子载波进行传输，也就是说，若扩频码的长度为N，那么对应的这N个子载波传输的是相同的信息数据。一般来说，不可能所有的子载波都同时处于深衰落中，因此MC-CDMA可以达到频率分集的效果，如图3所示。

在多载波系统中，原始输入的数据速率很高，假设扩频码的长度为G，用户输入的数据序列首先串并变换成NPG路，bk(n)表示第k路的信息比特(k =1，2，…，N/G)。每路的输入进入对应的复制器复制为G路相同的数据，然后这G路相同的数据与长度为G的扩频码相乘完成频域扩频。之后再将扩频后的数据调制到不同的子载波上发送出去。每路的子载波数为G个，共有NPG路，所以子载波总数为N个。这N路数据进行IFFT变换和并串变换，插入保护间隔 (保护间隔要大于信道最大时延扩展)后形成发射信号，经过形成滤波器后由射频单元发射出去。

在MC-CDMA系统中，一般采用沃什(WH，HadamardWalsh)码来作为其频域扩频码，这种码具有很好的互相关性，码组内所有的码序列是相互正交的。不过也有用其它码的，比如可以用傅立叶编码矩阵作为扩频码矩阵，发射的扩频与IFFT两者相互抵消，产生了一个进行分组处理的纯单载波系统。在接收端，接收信号先要去保护间隔，串并变换(变成NPG路)，FFT变换，之后还应进行信道估计得到信道信息。对于第k路接收信号rk(t)，k= 1，2，…，N/G，进入对应的复制器复制为G路相同的数据，然后这G路相同的数据与长度为G的增益因子w(G)相乘完成信道均衡和信号解扩，再经过滤波器后合并输出，最后经过并串变换得到原始信息数据。在MC-CDMA系统中，接收信号相当于在频域进行合并，这样频率分集性能就很好。有4种最基本的合并技术：恢复正交性合并(ORC，OrthogonalityRestoringCombing)、等增益合并(EGC， EqualGainCombining)、最大比合并(MRC，MaximumRatioCombining)和最小均方差合并(MMSEC， MinimumMeanSquareErrorCombining)。



由于引入了CDMA技术，MC-CDMA也是一种干扰受限系统，特别是在多用户的情况下，扩频码引入的多址干扰对误码率的影响远大于高斯噪声的影响，所以在遭受到严重的多址干扰的时候，同样要考虑多用户检测技术。常用的多用户检测技术有：最大似然检测技术(MLMUD)、迭代检测算法和基于解相关与MMSE的自适应干扰估计和消除(DICMMSEIC)。

MC-DS–CDMA

MC-DS-CDMA(MulticarrierDirectSequenceCDMA)系统是一种在时域扩频的方式。用户数据首先经过串并变换成 N路并行输出，然后并行的每路数据由相同的短扩频码扩频，最后这N路数据再进行OFDM调制。扩频后的信号带宽被限制在一个子带中，一般应选取较短的扩频序列。MC-DS-CDMA有助于建立同步信道，因此适用于上行通信链路，如图4所示。



在发射端，用户数据经过串并变换变成N路并行的数据，然后并行的每路数据与相同的短扩频码序列ck相乘完成时域扩频，之后再将扩频后的数据调制到不同的子载波上发送出去。这N路数据进行IFFT变换和并串变换，插入保护间隔后形成发射信号，经过形成滤波器后由射频单元发射出去。

在接收端，接收信号先要去保护间隔，串并变换，FFT变换，然后通过信道估计得到信道信息并对接收到的数据进行均衡。这时每路数据与已知的相同短扩频码序列ck相乘完成信号解扩，再经过滤波器后输出，最后经过并串变换得到原始信息数据。由于每路数据只分配到单个子信道上发射，MC-DS-CDMA不能获得频率分集增益，故接收端使用常规的相干接收机即可。

MT-CDMA

MT-CDMA(MultitoneCDMA)系统也是一种在时域扩频的方式。在该方法中，各子载波在进行扩频操作之前具有满足正交性条件的最小频率间隔，也就是说各路子数据流在未扩频前调制到不同的子载波所得到的已调子载波彼此正交，但是经过扩频后它们的频谱不再满足正交条件。它与MC-DS- CDMA的发射机方法基本类似。不同之处在于，扩频序列的码片持续期与子载波的频率间隔不再满足互为倒数的关系，如图5所示。



接收机处理方法也不同，MT-CDMA的扩频码长度远大于常规的DS-CDMA(DirectSequenceCD-MA)，这样它具有更大的扩频处理增益，能够容纳更多的用户。但是，由于子载波的频谱重叠程度非常高，从而不可避免的存在较严重的子载波间干扰。当大的扩频处理增益所带来的多址干扰和自干扰的减小不能抵消子载波间干扰时，系统性能将急剧变坏。

系统参数指标比较

参数比较如表1所示。