UFMC系统中载波同步算法的研究与设计

发布时间：2020-05-29 07:33

【摘要】：通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)作为5G候选波形之一,凭借良好的带外抑制和较高的频谱利用率引起了广泛关注。UFMC作为一种多载波技术,载波频偏是影响其系统性能的一个重要因素。为了降低载波频偏对系统性能的影响,本文拟在接收端对信号进行频偏估计,以实现载波同步。所以,本文主要围绕UFMC系统的载波频偏估计算法展开研究。基于上述背景,本文首先分析了UFMC系统的基本原理并以公式推导的形式给出了UFMC与OFDM之间的关系。同时结合子带滤波的过程,总结了UFMC系统的特点。在综合分析了现有载波同步算法的基础上,给出了可能的改进方向。其次,在分析了载波频偏产生的原因和对UFMC系统性能的影响后,本文将SC算法应用于UFMC中,由于UFMC经过滤波后的特殊符号结构,小数倍和整数倍频偏估计的实现方法中都必须做出相应的改动。借鉴SC算法的思想,本文提出了只使用一个UFMC符号作为训练序列的改进算法,有效地降低了同步序列的开销。改进算法通过整数倍频偏估计和小数倍频偏估计共同完成频偏估计过程。其中,整数倍频偏估计是利用谱相关的原理计算的;为了提高估计精度,重新设计了训练序列的结构用于小数倍频偏估计。通过仿真数据表明:改进算法不仅估计范围大,而且估计精度高。最后,基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)给出了载波频偏估计模块和接收机中其他关键模块的硬件实现方案。其中载波同步模块是依据改进算法的原理实现的。在实现过程中首先基于理论分析,确定算法实现的结构并将其划分为若干子模块,再通过Matlab仿真数据确定硬件语言中的数据位宽等参数。用硬件描述语言实现各个子模块并对其进行功能仿真,对比仿真结果是否与Matlab的仿真结果一致,以此验证其逻辑功能是否正确。最终将生成比特文件下载到开发板中,使用Chipscope捕获FPGA上的实时信号,完成整个系统的调试与验证。
【图文】：

图 1.1 5G 应用场景设计是移动通信物理层的基础技术。OFDM 作为 4G 波形被广泛应各子载波间是相互正交的，频谱之间可以相互重叠，，所以频谱利用高很多。而且能够有效对抗多径衰落，除此之外，它的实现复杂度

图 2.1UFMC 系统模型进行IDFT变换后，需要将得到的并行数据流转换成串行的数据流，据流ix 进行滤波处理。UFMC系统使用的是切比雪夫滤波器，可根据长度L生成一个中心频率为 0 的滤波器，对于不同的子带需要将该滤
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】

相关硕士学位论文 前5条

1 何萍;UFMC系统中同步技术的研究[D];重庆邮电大学;2017年

2 金洪善;基于FPGA的UFMC基带系统的设计与实现[D];重庆邮电大学;2017年

3 席思雨;面向小包传输的通用滤波多载波复用技术研究[D];北京交通大学;2017年

4 陈朝廷;频偏估计算法及其FPGA实现研究[D];天津大学;2016年

5 陈会英;OFDM系统载波频偏估计有关算法的研究[D];南京邮电大学;2011年

本文编号：2686613