FBMC系统基于导频的信道估计方法研究

发布时间：2020-08-07 03:46

【摘要】：滤波器组多载波技术/交错正交幅度调制(Filter Bank based Multi-Carrier/Offset Quadrature Amplitude Modulation,FBMC/OQAM)技术方案由于频谱旁瓣泄露低、无需循环前缀、频谱效率高、接收端无需严格正交同步等方面的突出优优势,在5G物理层方面,已大体上成为未来能够替代正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术的一种可选技术方案。然而FBMC系统由于采用了OQAMM调制方案使得系统只在实数域满足子载波的正交性,在虚数域存在固有干扰,使得在OFDM系统中通常使用的一些经典的技术不能在FBMC系统中直接应用,尤其在FBMC系统的信道估计方面仍面临一些挑战。本文的主要研究工作包括:(1)分析讨论了面向5G的4种多载波传输技术。介绍了OFDM、FBMC、广义频分复用(Generαlized Frequency Division Multiplexing,GFDM)和通用滤波多载波(IUniversal Filtered Multi-Carrier,IUFMC)等的理论基础和系统实现;主要研究FBMC系统的基本原理,包括原型滤波器的设计、系统的实现结构框架以及OQAM调制的特点;通过仿真对FBMC系统和OFDM系统的性能进行了对比,并与其他两种非止交多载波传输技术的性能及其优势进行了比较。(2)对传统OFDM系统在频域上的信道估计方法进行了研究。分析了OFDM系统调制原理、特性和循环前缀的插入方法;通过具体的Matlab仿真分析了OFDM系统各方面的性能;研究究了在块状导频结构的条件下OFDM系统中传统的信道估计方法;最小二乘法法(lLeast Square,LS)、最小均方误差法(Minimum Mean Square Error Method,MMSE)、线性最小均方误差(J.inear Minimum Mean Square Error.LMMSE)方法和奇异值分解方法(Singular Value Decomposition Mcthod,SVD),并经过Matlab仿真分析了这几类方法的估计特性。(3)对FBMC系统中基于干扰近似算法(Tnterference Approximation Method,IAM)的导频结构算法进行了研究。着重研究了FBMC/OQAM系统的虚部干扰问题,并对1A-M导频结构进行改进,在IAM导频结构的基础上研究了一种基于这代的FBMC/OQAM系统IAM前导估计算法。该算法采用一种新的三列导频结构,同时采用多次迭代方法获得精度更高的信道信息,重构相邻符号间和子载波间干扰,从而提升信道估计性能。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5
【图文】：

图 2-1 传统的多载波和 OFDM 技术频谱利用图1 conventional multi-carrier and OFDM spectrum utiliza基带信号模型送端【52】，连续的基带等效 OQAM 信号表达式 12,0mMj tTm nm n Zs t a g t nT e 1 是在第n 个OFDM符号中在第m个子载波间间隔，M 表示子载波个数， g t 1,0 t 率间隔为 f 1/T，则式(2.1)可以表示成： 12,0Mj m ftm nn Z ms t a e g t nT ， ,0,1,..., 1m na m M 被调制到了第 n 个 OFD 系统的正交性可以表示为：2 20110l kTj f j fl kl ka a e e dtTl k

图 2-2 OFDM 子载波频谱图Fig.2-2 Subcarrier spectrum diagram of OFDM system由多径产生的干扰，OFDM 系统将保护间隔插入到相邻的符号之大于系统的最大多径时延时，就可以抵抗多径引起的 ISI。然而即空白符号的话，就将损坏子载波之间的正交性而产生 ICI。所数据，该数据是 OFDM 符号后面的一段数据，这样就会形成循一个符号周期内传输的都是有效数据，而且在 FFT 长度内包含整保证了正交性，又达到抵抗 ICI 的作用。图 2-3 所示为 ICI 产生

护间隔里填充数据，该数据是 OFDM 符号后面的一段数据，这样就会形成循环前缀，如此可以保证在一个符号周期内传输的都是有效数据，而且在 FFT 长度内包含整数个子载波的周期，既保证了正交性，又达到抵抗 ICI 的作用。图 2-3 所示为 ICI 产生的示意图。图 2-3 插入保护间隔造成的 ICIFig.2-3 Insert ICI caused by guard interval图2-4是为OFDM系统插入保护间隔的过程，其中子载波数为M，保护间隔长度为gT ，OFDM 系统中信号的有效符号长度为fT ，OFDM 符号总长度是sT 。研究表明，如果在OFDM 中插入循环前缀的长度大于 OFDM 符号周期的四分之一，系统就能同时较好的抵抗 ISI 和 ICI 干扰。

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本文编号：2783432