通用滤波多载波及其在非完美同步条件下的传输性能研究

发布时间：2020-07-01 16:20

【摘要】：随着移动通信技术的飞速发展,面向2020年及未来的5G已然成为当下研究热点。在未来几年内,多样化的新型业务不断增加,物联网(Internet of Things,Io T)将会爆炸式扩张。4G系统中的OFDM技术因其旁瓣泄漏较大、对同步误差太敏感等缺点很难满足5G的Io T应用场景中所需的碎片化频谱利用、收发机存在频率偏差与时间偏差以及多用户异步传输等需求。本文中将Io T的后两种特征称为非完美同步条件下的传输。众多的5G新型波形方案中,通用滤波多载波技术(Universal Filtered Multicarrier,UFMC)可有效降低旁瓣泄漏,同时具有高灵活性、适用于短包数据传输和计算复杂度较低等优点,被学者们认为是极具竞争力的新波形方案。但UFMC技术仍处于探索和优化阶段,尤其是关于其在非完美同步条件下的传输性能研究相对较少。本文首先介绍了课题的研究背景,以及UFMC技术的国内外研究现状。详细阐述了UFMC基本原理,并对UFMC技术进行了较深入的剖析,包括信号的时频特性和系统的滤波器参数影响等,为后续的进一步研究打下良好的基础。然后对UFMC技术在同步条件下进行了性能研究。针对UFMC技术在接收机滤波器补偿过程中会放大子带边缘处子载波位置上的噪声从而降低误码性能的问题,本文提出了DFT和WFRFT预编码方案来削弱该影响。同时对原始UFMC技术和两种预编码方案在AWGN和频选衰落信道下的理论误码率进行了公式推导与仿真验证。并对比分析了三种方案的误码率、峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)以及带外功率(Out of Band Power,Oo BP)等性能。面对5G的Io T应用场景在非完美同步条件下的传输需求,本文分别在“单用户收发机异步”和“多用户异步传输”两种情况下对UFMC技术及其预编码方案的性能展开深入全面的研究,并与OFDM技术及其预编码方案进行对比。异步环境分为仅存在载波频偏(Carrier Frequency Offset,CFO)或时间偏移(Time Offset,TO)以及同时存在CFO、TO这三种情况。对不同的用户情况和异步环境,分别在AWGN和频选衰落信道下进行了仿真研究。所得到的研究结果对于UFMC技术的性能评估、新波形的设计选择具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】