基于通用滤波多载波的IDMA系统研究

发布时间：2019-11-05 18:58

【摘要】：物联网(Internet of Things,IoT)和机器类型通信(Machine Type Communication,MTC)等新的通信类型将在第五代移动通信(The Fifth Generation Mobile Communication,5G)时代中占据重要的位置。为支持IoT和MTC中大量出现的不定时短分组传输,5G需要设计新的空口技术来满足系统的需求。通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)技术利用对子载波进行分组滤波来获得比正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术更强的抗子载波间干扰的能力。另外,跟滤波器组多载波(Filter Bank Multi-carrier,FBMC)对每一个子载波滤波不同,UFMC是对每一组子载波进行滤波,所以使用的滤波器长度较短,可以在短帧传输中保持较高的传输效率。而交织多址(InterleaveDivision Multiple Access,IDMA)技术利用交织器作为区分用户的关键,可以同时容纳大量用户进行信息传输,其检测复杂度与用户数成线性关系,所以能够保证在大量用户进行信息传输时接收端保持较低的检测复杂度。因此,将UFMC与IDMA技术进行结合可以很好地满足5G中特定应用场景的需求,本论文的研究也是围绕UFMC-IDMA系统展开。UFMC-IDMA系统的多用户检测算法是整个系统的关键技术。在UFMC-IDM A系统的多用户检测算法方面,本文首先对UFMC-IDM A系统在不受频偏干扰时的多用户检测算法进行了研究,并通过仿真展示了UFMC-IDMA系统的优势。紧接着,本文从多用户检测算法的角度分析了频偏对UFMC-IDMA系统的影响,然后针对用户受相同频偏和不同频偏干扰的情况,本文分别提出相应的能消除频偏影响的多用户检测算法。前者是通过对频偏的预补偿消除影响,而后者则是在多用户检测过程中考虑频偏的影响因素实现精确估计,从而消除频偏带来的影响。最后,针对不同频偏影响时所采用的多用户检测算法存在复杂度较高的问题,本文提出了通过选取少量有效值进行噪声项估计的近似算法来降低复杂度,选取合适数量的有效值可以使得在降低算法复杂度的同时保持系统性能不明显退化。为进一步降低系统复杂度,本文接着提出并探究了基于用户分组的UFMC-IDMA系统。在概述了用户分组思想之后,本文提出了分组UFMC-IDMA的系统模型,然后就系统传输效率和复杂度进行了讨论,并通过仿真证明分组UFMC-IDMA系统能够在保证系统效率不变的前提下降低检测复杂度。然后将分组UFMC-IDMA系统扩展为多天线接收的情况来提升系统的分集阶数上限,并针对多天线接收系统提出了利用外信息合并技术进行多用户检测的方案,仿真结果表明多天线接收分组UFMC-IDMA系统在系统性能上具有显著优势。此外,为了有效抑制不同分组用户使用的相邻子频带之间的干扰,提高系统对载波频偏的鲁棒性,本文提出了基于主动干扰消除(Active Interference Cancellation,AIC)技术的分组UFMC-IDMA系统组间干扰抑制方案,该方案通过在每个子频带两边设置干扰消除子载波来降低对相邻用户组的干扰,最后通过仿真验证了提出方案的有效性。
【图文】：

移动通信技术,性能要求,场景,移动互联网

智能家居、可穿戴设备、工业应用以及超高速媒体传输等在内各种广泛的新的应用场景逡逑提供无线连接［２】。在５Ｇ时代，除移动互联网之外，物联网（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ，ＩｏＴ）技术逡逑也将逐渐融入到人们的生活中。图１．１展示了ＩＭＴ－２０２０邋（５Ｇ）推进小组提出的５Ｇ的总体愿逡逑景［３］。逡逑１逡逑

发射机

据通过串并转换成若干路并行的低速数据流，然后将数据放置于对应的子载波上进行调逡逑制。调制过程只需要进行简单的ＩＦＦＴ即可，所以实现复杂度低。调制完成后的数据再经逡逑过并串转换，，插入循环前缀即为需要发送的基带数据信号。图２．１展示了邋ＯＦＤＭ的调制过逡逑程。逡逑Ｘ逦插入邋Ｉ逡逑——＇Ｓ／Ｐ邋？邋ＩＦＦＴ邋ｉ邋Ｐ／Ｓ邋逦？邋？ｐ邋逦＊逡逑图２．１邋ＯＦＤＭ发射机结构逡逑ＵＦＭＣ技术同样作为一种多载波调制技术，是根据ＯＦＤＭ技术改进而来的［１４〗。其发射逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5

【参考文献】