广义频分复用（GFDM）关键技术研究
发布时间：2020-07-22 23:02
【摘要】：广义频分复用GFDM是一种以OFDM技术为基础,结合滤波器组多载波技术的新波形,具有低峰均比、低带外辐射、高频谱利用率等优势,是未来移动通信中非常具有潜力的物理层波形。目前,绝大多数关于GFDM的研究不考虑信道的影响,然而同步和信道估计是系统设计必须解决的问题,因此对同步技术和信道估计技术进行研究具有重要意义。本文重点研究了GFDM系统中基于前导码的同步技术和信道估计导频干扰消除算法。本文的主要研究工作如下:1.对GFDM系统相关理论进行了研究。包括GFDM基本调制解调原理、低复杂度的GFDM调制解调器以及系统的成形滤波器设计。2.对基于前导码的GFDM同步技术进行了研究。(1)针对现有算法受大频偏影响导致同步性能恶化的问题,提出了一种改进的可以纠正大频偏的GFDM时频同步算法。仿真结果表明:在大频偏情况下,改进算法同步性能远远优于现有算法,且频偏估计范围可达整个系统带宽。(2)针对现有算法可用子载波少于总子载波数时,导致第一径定时超前的问题,提出了一种基于统计优化的GFDM定时同步算法。仿真结果表明:当SNR大于4dB后,改进算法的第一径检测性能远优于现有算法。(3)针对平坦衰落信道环境,提出了基于特殊接收机处理流程的低复杂度的GFDM时频同步算法。该算法定时同步不受其他旁峰干扰,定时准确且频偏估计范围可达整个系统带宽。3.对GFDM信道估计中的导频干扰消除算法进行了研究。(1)针对第一类模型中,Pilot-IC算法的干扰近似处理带来的信道估计性能损失和Tx-IC算法在总时隙数为偶数时,频谱性能不理想的问题,提出了一种改进的基于ZF接收机的导频干扰消除算法。仿真结果表明:改进算法的信道估计性能优于Pilot-IC算法、频谱性能远优于Tx-IC算法。(2)针对第二类模型中OP算法和HM算法导频干扰严重的问题,引入了一种无干扰导频设计思想,将其应用于GFDM系统中。仿真结果表明:无干扰导频算法消除了OP算法和HM算法的信道估计均方误差平台和误码率平台。(3)设计了全双工GFDM系统中的无干扰导频,搭建了全双工GFDM平台,并对其数字域自干扰抑制能力进行了仿真。仿真结果表明:基于无干扰导频的全双工GFDM系统能够获得与全双工OFDM系统相媲美的数字自干扰抑制能力。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：
整时隙数、子载波数和成形滤波器的参数，可以演变为 OFDM、SC-FDE 和 SC-FDM系统。因此，GFDM 的灵活性非常好。本章首先讨论了 GFDM 调制解调原理，仿真了三种线性接收机下的系统误码率，然后研究了 GFDM 低复杂度的实现方式，最后讨论了 GFDM 的成形滤波器设计。2.1 GFDM 系统基本原理2.1.1 GFDM 系统结构图 2.1 为 GFDM 系统收发信机框图。首先，发送端产生二进制发送序列，将其进行编码和符号映射，得到 GFDM 串行的数据符号序列d ，对数据符号进行 GFDM调制，得到 GFDM 符号序列 x ，最后添加 CP 获得待发送序列 x 。接收端首先进行同步处理，去掉接收序列中的 CP，获得接收序列 y ，然后对接收序列进行均衡，消除衰落信道对信号的影响，获得均衡后的信号 z ，最后进行 GFDM 解调，符号逆映射和译码获得二进制接收序列 b 。
图 2.2 GFDM 调制原理图因此，GFDM 调制过程可以表示为1 1, ,0 0( ) ( ) , 0, , 1K Mk m k mk mx n g n d n N (2-1其中，2,( ) (( )mod )kj nKk mg n g n mk N e (2-2式中，,( )k mg n 表示成形滤波器的系数。由以上的描述可知，GFDM 是块滤波结构的信号，为了更进一步的解释 GFDM的符号结构，图 2.3 给出了 K=4，M=3 的 GFDM 数据符号块和符号结构名称。其中横轴代表时隙，纵轴代表子载波。结合 GFDM 的符号结构和式(2-2)可知，第 k 个子载波第 m 时隙的成形滤波器系数为,( )k mg n ，因此式（2-1）的矩阵表达式为
第二章 GFDM 系统相关理论0,0 1, 1 0,00,0 1, 1 1, 1(0) (0)( 1) ( 1)K MK M K Mg g dx dg N g N d = A (2-3)式中，矩阵A 包含完整的 GFDM 调制过程，因此称该矩阵为 GFDM 调制矩阵。调制矩阵A 的维度为N N，每一列代表一个成形滤波器的系数。图 2.4 给出了调制矩阵A 的仿真图。仿真参数为 K=4、M=7、成形滤波器采用滚降因子为 0.1 的 RC 滤波器。
本文编号：2766486
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：
整时隙数、子载波数和成形滤波器的参数，可以演变为 OFDM、SC-FDE 和 SC-FDM系统。因此，GFDM 的灵活性非常好。本章首先讨论了 GFDM 调制解调原理，仿真了三种线性接收机下的系统误码率，然后研究了 GFDM 低复杂度的实现方式，最后讨论了 GFDM 的成形滤波器设计。2.1 GFDM 系统基本原理2.1.1 GFDM 系统结构图 2.1 为 GFDM 系统收发信机框图。首先，发送端产生二进制发送序列，将其进行编码和符号映射，得到 GFDM 串行的数据符号序列d ，对数据符号进行 GFDM调制，得到 GFDM 符号序列 x ，最后添加 CP 获得待发送序列 x 。接收端首先进行同步处理，去掉接收序列中的 CP，获得接收序列 y ，然后对接收序列进行均衡，消除衰落信道对信号的影响，获得均衡后的信号 z ，最后进行 GFDM 解调，符号逆映射和译码获得二进制接收序列 b 。
图 2.2 GFDM 调制原理图因此，GFDM 调制过程可以表示为1 1, ,0 0( ) ( ) , 0, , 1K Mk m k mk mx n g n d n N (2-1其中，2,( ) (( )mod )kj nKk mg n g n mk N e (2-2式中，,( )k mg n 表示成形滤波器的系数。由以上的描述可知，GFDM 是块滤波结构的信号，为了更进一步的解释 GFDM的符号结构，图 2.3 给出了 K=4，M=3 的 GFDM 数据符号块和符号结构名称。其中横轴代表时隙，纵轴代表子载波。结合 GFDM 的符号结构和式(2-2)可知，第 k 个子载波第 m 时隙的成形滤波器系数为,( )k mg n ，因此式（2-1）的矩阵表达式为
第二章 GFDM 系统相关理论0,0 1, 1 0,00,0 1, 1 1, 1(0) (0)( 1) ( 1)K MK M K Mg g dx dg N g N d = A (2-3)式中，矩阵A 包含完整的 GFDM 调制过程，因此称该矩阵为 GFDM 调制矩阵。调制矩阵A 的维度为N N，每一列代表一个成形滤波器的系数。图 2.4 给出了调制矩阵A 的仿真图。仿真参数为 K=4、M=7、成形滤波器采用滚降因子为 0.1 的 RC 滤波器。
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 郭漪;刘刚;葛建华;张武军;;OFDM系统中的定时和频率同步[J];西安电子科技大学学报;2007年06期
2 张继东,郑宝玉;基于导频的OFDM信道估计及其研究进展[J];通信学报;2003年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 柳颖;FBMC系统中降低峰均比方法的研究[D];东南大学;2017年
2 张立碧;基于滤波器组的调制解调技术研究[D];东南大学;2016年
3 赵瑞芳;非正交多载波传输技术的研究[D];西安电子科技大学;2015年
本文编号：2766486
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