UFMC通信系统信道估计方案设计与实现

发布时间：2020-05-10 20:54

【摘要】：近年来,随着移动通信的发展,通用滤波多载波(Universal Filtered Multi Carrier,UFMC)技术由于其带外辐射低、抗载波频偏能力强、时频效率高和可不添加循环前缀(Cyclic Prefix,CP)等优点而受到人们的广泛关注。但在实际应用时,由于无线信道中多径效应的存在,在不添加CP的UFMC系统中,符号间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)是不可避免的。基于此,本文研究了在不添加CP的条件下,UFMC系统的信道估计技术,并以此技术为基础,设计并实现了在多径时变信道下UFMC系统的信道估计方案。首先简述了UFMC系统的基本原理,并在多个方面对UFMC系统的性能进行了分析。发现在相同系统参数下,UFMC系统的时频效率要高于CP-OFDM,相对于CP-OFDM,UFMC可以节省大约20%的频谱资源,并且UFMC系统的抗载波频偏性能也要优于CP-OFDM。在高斯白噪声信道下,UFMC系统的误比特率随着滤波器长度的增加而减小。其次,分析了无线信道对UFMC系统造成的影响,并推导了在不添加循环前缀的情况下UFMC系统的信道估计与均衡结构。重点分析了ITU-R信道对UFMC系统的影响,以及在IEEE 802.11信道条件下,针对不同的均方根时延扩展,UFMC系统和CP-OFDM系统抗多径时延的性能。发现在合理的系统参数下,由多径效应造成的ISI对UFMC系统影响很小,可忽略不计,由此CP-OFDM系统中的信道估计与均衡技术也可用于UFMC系统。并通过MATLAB仿真,对比分析了在多径信道、单径时变信道和多径时变信道条件下,UFMC和CP-OFDM系统在使用块状导频或梳状导频进行信道估计时的误比特率。最后针对在多径时变信道条件下,基于块状导频或梳状导频的信道估计技术的不足,设计了一种基于混合导频结构的信道估计方案,并对基于此方案的信道估计模块进行了硬件设计与功能验证。对MATLAB仿真结果的分析表明了在多径时变信道条件下基于混合导频结构的信道估计方案优于单独使用块状导频和梳状导频的信道估计方案。对信道估计模块的硬件设计,也为实际应用提供了参考,有利于实际工程中的设计与应用。
【图文】：

时频,效率,码元

随着CPL 和 L 的增大，系统的时频效率变低况下，滤波器旁瓣衰减因子越大，UFMC 系统的时频效率-OFDM 和 UFMC 的时频效率与数据帧长 M 没有关系，结果与文献[27-28]相符，且 UFMC 的时频效率与滤波器系统。由此可知，在通信业务主要为短数据帧的应用场DM 系统效率更高。频偏性能分析信系统中，由于无线电波传输的空间中存在着各种障碍物经过不同的路径，由于每一路径的时延不同，到达接收端时个码元，由于经过了不同的路径传输，码元在不同的时间，在接收端收到的这个码元，由于多径的存在，它在时域着模糊。与此同时，如果发射端和接收端之间存在着相对号的频率会发生随机变化。即由于相对运动造成了多普

频谱,误比特率,载波,频谱

图 2.7 UFMC 和 CP-OFDM 系统在存在载波频谱时的误比特率图中可得知，在存在 10%的载波频频偏时，随着调制阶数的增加，系在系统的调制方式阶数较高时，比如 16QAM 和 64QAM 调制方式，特信噪比的增加基本没有改变。噪声分析与频谱效率比较线通信过程中，无线信号在空中传播，除了受多径信道的影响，也会影响。在 CP-OFDM 系统中，接收端收到一个符号后，先去除循环前号进行 N 点 FFT 处理。但在 UFMC 系统中，由于在发送端对发送符，导致每个符号的长度由原本的 N 点变为 N+L-1 点，其中 L 为滤波收到一个 UFMC 符号后，由于其长度超过了 N 点，又不能像在 CP-去除符号的一部分数据，所以系统对接收符号进行 2N 点 FFT 处理，，刨除奇数位结果，剩下的 N 点结果就是接收数据。由于在接收端理，所以滤波器的长度不能超过 N 点，，也就是一个 UFMC 符号的长度
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.53

【参考文献】