基于5G信号的雷达通信一体化技术研究
发布时间：2021-09-04 16:46
基于正交频分复用（OFDM）的4G信号,在使用中存在着带外辐射（OOBE）偏高,频带利用率较低,通信同步要求过于严格等诸多不足。为了满足更加丰富的业务场景,通信波形需要能够根据场景来动态选择和配置波形参数,因此,F-OFDM（基于子带滤波的OFDM）成为了下一代5G信号的调制方案。同时,作为雷达体制,OFDM雷达信号具有多载波、子载波间相互正交以及编码方式多样等优势,理论上,F-OFDM是一种适合雷达和通信一体化应用的波形。基于以上研究背景,本文系统讨论了OFDM原理,搭建OFDM信号模型,分析OFDM信号处理过程,并着重分析了载波间的正交性和循环前缀在信号处理中的使用方法;并分别研究了F-OFDM信号的通信性能以及雷达探测性能,其中重点推导了滤波器设计和频域滤波方法,以及信道均衡和载波间干扰（ICI）消除算法,并仿真分析了F-OFDM的信号特性和通信表现;详细论述了信号的目标探测原理,讨论了模糊函数对于信号空间分辨能力的表征作用,并仿真分析了F-OFDM信号的探测能力。从而验证了F-OFDM信号作为雷达通信一体化信号应用的可行性,为5G信号的雷达探测和通信功能进行更有效的融合应用奠定...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OFDM系统结构图
图 3-1 F-OFDM 系统结构图Fig.3-1 F-OFDM system structure diagram整体的信号处理流程为：1) 数据会被分别映射到各子带上，其中各子带间将会有预先设置好的子载波来阻隔干扰；2) 为获取到相同采样率，将使用不同的 IFFT 长度分别对所有子带进行 IFFT变换；3) 为每个子带上的数据加循环前缀 CP；4) 滤波操作：对各子带用其自身滤波器进行滤波，并限制其在频域上的功率泄露。由于滤波在时域上是连续进行的，因此会跨符号、跨子帧进行处理。在两个下行子帧的交界位置，需要把两个子帧的数据拼接起来进行滤波操作；5) 接收端的操作是发射端的逆过程。F-OFDM 另一个重要的概念是资源块（resource block）。RB 是指一组连续的子载波，在实际应用中它代表了频带中最小的动态可用传输频带（频谱的最小粒
上海交通大学硕士学位论文10( ) ( ) ( )Tmx n x n m f m （3-10）假设数据的长度为 N，那么式（3-10）的乘法计算次数为 N*T。为了控制 M 信号子带间干扰，要把滤波器的长度选取得较大，这增加了计算的复杂度，可以采用频域滤波的方法来降低复杂度。第一步需要在待滤波数据前补 0，长度为 T-1。然后对数据进行拆分，拆分数据的长度为 L+T-1，如图 3-2 所示，且相邻的两段数据中有 T-1 的长度是重。为了方便进行 IFFT 变换，且 T 是已知的，要选择合适的 L 使得 L+T-1 为数次幂。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G候选波形Filtered-OFDM技术子带滤波器设计与分析[J]. 刘会衡,王正强,张婧婧. 信息通信. 2018(01)
[2]5G系统中F-OFDM算法设计[J]. 高亚楠,杨涛,胡波. 电子技术应用. 2016(07)
[3]基于OFDM的雷达通信一体化波形模糊函数分析[J]. 刘永军,廖桂生,杨志伟. 系统工程与电子技术. 2016(09)
硕士论文
[1]下一代无线通信网络F-OFDM方案研究[D]. 利达（Zainab Hablulmateen）.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于OFDM的雷达通信一体化信号设计研究[D]. 王明星.西安电子科技大学 2015
[3]OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究[D]. 周明千.湖南大学 2014
[4]OFDM系统设计与仿真[D]. 王志杨.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3383635
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OFDM系统结构图
图 3-1 F-OFDM 系统结构图Fig.3-1 F-OFDM system structure diagram整体的信号处理流程为：1) 数据会被分别映射到各子带上，其中各子带间将会有预先设置好的子载波来阻隔干扰；2) 为获取到相同采样率，将使用不同的 IFFT 长度分别对所有子带进行 IFFT变换；3) 为每个子带上的数据加循环前缀 CP；4) 滤波操作：对各子带用其自身滤波器进行滤波，并限制其在频域上的功率泄露。由于滤波在时域上是连续进行的，因此会跨符号、跨子帧进行处理。在两个下行子帧的交界位置，需要把两个子帧的数据拼接起来进行滤波操作；5) 接收端的操作是发射端的逆过程。F-OFDM 另一个重要的概念是资源块（resource block）。RB 是指一组连续的子载波，在实际应用中它代表了频带中最小的动态可用传输频带（频谱的最小粒
上海交通大学硕士学位论文10( ) ( ) ( )Tmx n x n m f m （3-10）假设数据的长度为 N，那么式（3-10）的乘法计算次数为 N*T。为了控制 M 信号子带间干扰，要把滤波器的长度选取得较大，这增加了计算的复杂度，可以采用频域滤波的方法来降低复杂度。第一步需要在待滤波数据前补 0，长度为 T-1。然后对数据进行拆分，拆分数据的长度为 L+T-1，如图 3-2 所示，且相邻的两段数据中有 T-1 的长度是重。为了方便进行 IFFT 变换，且 T 是已知的，要选择合适的 L 使得 L+T-1 为数次幂。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G候选波形Filtered-OFDM技术子带滤波器设计与分析[J]. 刘会衡,王正强,张婧婧. 信息通信. 2018(01)
[2]5G系统中F-OFDM算法设计[J]. 高亚楠,杨涛,胡波. 电子技术应用. 2016(07)
[3]基于OFDM的雷达通信一体化波形模糊函数分析[J]. 刘永军,廖桂生,杨志伟. 系统工程与电子技术. 2016(09)
硕士论文
[1]下一代无线通信网络F-OFDM方案研究[D]. 利达（Zainab Hablulmateen）.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于OFDM的雷达通信一体化信号设计研究[D]. 王明星.西安电子科技大学 2015
[3]OFDM雷达通信一体化系统中的数字波束形成技术研究[D]. 周明千.湖南大学 2014
[4]OFDM系统设计与仿真[D]. 王志杨.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3383635
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