F-OFDM子带滤波器设计及ICI消除技术研究
发布时间：2020-11-03 17:08
滤波正交频分复用(Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing,F-OFDM)是为了满足5G(Fifth Generation)更高的通信要求而产生的一种新型的多载波调制技术。F-OFDM系统是在OFDM系统的基础上添加子带滤波器,子带滤波器的设计会影响系统的实现复杂度、子带带外功率泄露水平,因此子带滤波器的设计是F-OFDM系统研究重点,但是目前的子带滤波器设计存在无法根据通信场景灵活调整滤波器参数的问题。同时,F-OFDM系统在受到载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)时,会产生子载波间干扰(Inter Carrier Interference,ICI),严重影响系统性能,但是目前仍未有F-OFDM系统ICI消除方面的研究,因此本文以F-OFDM为研究对象,对子带滤波器设计以及ICI消除两个方面进行了研究。首先,针对目前子带滤波器无法根据通信场景灵活调整滤波器参数的问题,本文提出基于凯塞窗的窗函数法设计F-OFDM子带滤波器,本文所设计的滤波器,可以根据不同的通信需求,通过调整滤波器的长度N和控制窗函数形状的参数β,调整主瓣宽度及旁瓣幅度之间的平衡,克服了其他子带滤波器,当选定具体的窗函数后,无法更改阻带衰减的缺点,具有更强的灵活性。其次,针对CFO会对原始F-OFDM的可靠性造成显著影响的问题,在分析了F-OFDM系统产生CFO的原因及整数倍及小数倍频率偏移对F-OFDM系统造成的影响的基础上,本文提出了 F-OFDM系统MCSR(Mirror Conjugate Symbol Repetition)ICI自消除算法。通过将互为共轭关系的符号映射到镜像对称的子载波上,利用接收信号干扰系数互为共轭的关系,降低CFO及IQ不平衡对F-OFDM系统造成的ICI干扰。仿真结果表明,在AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道下,所提出的F-OFDM的镜像对称共轭(MCSR)干扰自消除算法相比于其他ICI自消除算法,其误比特率(Bit Error Ratio,BER)性能与载波干扰功率比(Carrier to Interference power Ratio,CIR)性能均优于其他方案。最后,针对ICI自消除算法随着CFO频偏越来越大,系统的误码率性能无法被明显改善的问题,本文提出了两种改进的MCSR算法。第一种基于时域频偏估计的改进算法,利用F-OFDM系统CP(Cyclic Prefix,CP)与其重复部分的相关性,在时域进行频偏估计,直接将估计的频偏反馈回接收端,进行频偏校正。第二种基于频域频偏估计的改进算法在接收信号经过FFT变换后,利用镜像对称子载波上的发送数据互为共轭的相关关系,估计出系统的载波频偏。将估计出来的载波频偏反馈到系统的接收端,对接收端信号进行相位补偿。仿真结果表明,本文所提改进算法与未改进的方法相比,虽然提高了系统接收端的计算复杂度,但是降低甚至抵消了载波偏移造成的ICI。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.53;TN713
【部分图文】：
若干并行的低速子载波中进行传输。低速的子载波数据的码元周期较长，从而可??以对抗频率衰落。并且ＯＦＤＭ在一个符号时间间隔内，任意两个子载波间严格正??交，从而降低了子载波间干扰。ＯＦＤＭ系统发送端的原理如图２－１所示。??子载??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??图２－丨ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子带?子载?ｖ占?加?子带??数据￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？滤波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??图２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系统发送端模型如图２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形调技术的基础是ＯＦＤＭ??波形调制技术，与ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系统在系统的发送端将系统带宽划??分为不同的子带，每个子带根据不同的通信业务类型设置相应的子载波间隔、保??护间隔及ＣＰ长度等子带参数。Ｆ－ＯＦＤＭ系统通过对子带信号进行滤波操作，降低??１０??
若干并行的低速子载波中进行传输。低速的子载波数据的码元周期较长，从而可??以对抗频率衰落。并且ＯＦＤＭ在一个符号时间间隔内，任意两个子载波间严格正??交，从而降低了子载波间干扰。ＯＦＤＭ系统发送端的原理如图２－１所示。??子载??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??图２－丨ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子带?子载?ｖ占?加?子带??数据￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？滤波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??图２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系统发送端模型如图２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形调技术的基础是ＯＦＤＭ??波形调制技术，与ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系统在系统的发送端将系统带宽划??分为不同的子带，每个子带根据不同的通信业务类型设置相应的子载波间隔、保??护间隔及ＣＰ长度等子带参数。Ｆ－ＯＦＤＭ系统通过对子带信号进行滤波操作，降低??１０??
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【参考文献】
本文编号：2868854
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.53;TN713
【部分图文】：
若干并行的低速子载波中进行传输。低速的子载波数据的码元周期较长，从而可??以对抗频率衰落。并且ＯＦＤＭ在一个符号时间间隔内，任意两个子载波间严格正??交，从而降低了子载波间干扰。ＯＦＤＭ系统发送端的原理如图２－１所示。??子载??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??图２－丨ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子带?子载?ｖ占?加?子带??数据￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？滤波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??图２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系统发送端模型如图２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形调技术的基础是ＯＦＤＭ??波形调制技术，与ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系统在系统的发送端将系统带宽划??分为不同的子带，每个子带根据不同的通信业务类型设置相应的子载波间隔、保??护间隔及ＣＰ长度等子带参数。Ｆ－ＯＦＤＭ系统通过对子带信号进行滤波操作，降低??１０??
若干并行的低速子载波中进行传输。低速的子载波数据的码元周期较长，从而可??以对抗频率衰落。并且ＯＦＤＭ在一个符号时间间隔内，任意两个子载波间严格正??交，从而降低了子载波间干扰。ＯＦＤＭ系统发送端的原理如图２－１所示。??子载??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??图２－丨ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子带?子载?ｖ占?加?子带??数据￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？滤波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??图２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技术发送端原理图??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系统发送端模型如图２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形调技术的基础是ＯＦＤＭ??波形调制技术，与ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系统在系统的发送端将系统带宽划??分为不同的子带，每个子带根据不同的通信业务类型设置相应的子载波间隔、保??护间隔及ＣＰ长度等子带参数。Ｆ－ＯＦＤＭ系统通过对子带信号进行滤波操作，降低??１０??
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【参考文献】
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4 崔会会;OFDM系统中载波同步算法的研究[D];西安电子科技大学;2015年
5 肖力勇;OFDM系统中ICI分析及其消除方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
本文编号：2868854
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