面向5G通信的FBMC关键技术研究及实现

发布时间：2019-11-23 02:15

【摘要】：正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术已经成为第4代移动通信系统的物理层关键技术,但其使用了循环前缀(Cyclic Prefix,CP)从而降低了频谱效率。滤波器组多载波系统(Filter Bank MultiCarrier,FBMC)在不使用CP的前提下,利用具有优良时频聚焦特性的原型滤波器来有效对抗ISI,受到5G物理层技术研究的广泛关注。然而,FBMC系统只满足实数域正交条件,导致传统CP-OFDM的关键技术无法直接移植到FBMC中。针对上述问题,本文重点研究了FBMC系统的信道估计和同步问题,并且搭建了基于软件无线电平台的原型验证系统。首先,本文研究了已有单输入单输出系统(Single-Input Single-Output,SISO)中的FBMC系统信道估计算法,通过峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)比较和复杂度分析找到一种利于工程实现的信道估计方法。而对于多输入多输出系统(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO),本文提出一种基于实数正交序列的MIMO-FBMC系统信道估计方法,在性能良好的前提下进一步减少了导频资源的开销。其次,本文研究了FBMC系统的同步问题。将经典的同步算法移植到FBMC系统中,通过分析分别找到一种利于工程实现的SISO-FBMC和MIMO-FBMC系统时频同步估计算法,并将其应用到本文的原型验证系统中。此外,根据本文研究MIMO-FBMC系统信道估计时所设计的导频序列特性提出一种同步与信道联合估计的同步算法。最后,本文使用通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral,USRP)设备,从完整的算法实现、软硬件方案设计出发,分别搭建了基于USRP RIO的SISO-FBMC和2发2收的MIMO-FBMC原型验证系统,演示了FBMC系统完整的通信过程,并对一些关键技术进行了验证和测试。然后在此基础上对测试台进行了具体的功能开发,丰富了演示效果。
【图文】：

系统测试,前面板,发送端,接收端

SISO-FBMC系统测试台发送端前面板

原型验证,系统测试,功能分析,前面板

图4-13 SISO-FBMC 系统测试台接收端前面板(2) 原型验证功能分析下面分别就功率谱密度（Power Specturm Density，PSD）、同步性能、信道估和 BER 性能给出分析。为了更加地清楚直观，把测试数据导入到 MATLAB 软中画图，，结果分别如下图所示：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.5

【参考文献】