新一代滤波器多载波调制技术研究：Filtered-OFDM信号设计与接收处理

发布时间：2017-09-20 03:21

  本文关键词：新一代滤波器多载波调制技术研究：Filtered-OFDM信号设计与接收处理

  更多相关文章： 第五代移动通信 正交频分复用 基于子带滤波的正交频分复用 通用软件无线电外设平台

【摘要】：基于滤波器组的多载波调制是一种可以提高频谱利用率和降低能量消耗的技术,可以克服正交频分复用需要较宽保护频带的缺陷。第五代无线通信系统(the 5th generation mobile communication system,5G)面临着多种多样的应用场景和业务需求的挑战,新波形要能够适应复杂多变的应用场景,并能满足多种多样的业务需求。现在被认为是5G候选波形的包括基于子带滤波的正交频分复用技术(filtered-OFDM,f-OFDM)1,滤波器组多载波技术,通用的滤波多载波技术等。f-OFDM作为候选波形之一,将在本论文中重点讨论研究。本文的研究重点为:1)f-OFDM系统中子带滤波器的设计及子带滤波实现过程;2)f-OFDM系统的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)抑制算法;3)f-OFDM波形的时频域效率分析;4)针对发端限幅引入的非线性失真而设计的次优接收算法。本文的主要内容如下所述:第一章概述了下一代无线通信系统的主要场景业务需求和动态空口技术的构架设计,并简要介绍了几种候选波形的研究现状,指出了本文的研究内容和结构安排。第二章分析了f-OFDM发射端的结构特点。在研究子带滤波器设计的基础上,分析比较了实现子带滤波的两种方法:时域滤波和频域滤波。提出了一种适用于f-OFDM系统的PAPR抑制算法。以误码率为性能指标,在扩展行人信道的环境中采用不同调制方式进行了仿真验证。与传统OFDM的比较结果表明了f-OFDM系统能够很好地支持异步传输,并通过仿真验证了PAPR抑制算法的有效性。第三章介绍了f-OFDM的接收端结构,接收端的子带匹配滤波接收可消除其他子带信号的影响。分析对比了几种候选波形的时频效率,表明在子带参数优化设计的前提下,f-OFDM系统可达到很高的时频效率。同时,针对发送端的限幅滤波操作使用了次优接收机来提高系统性能。以误码率为性能指标,在扩展典型城市信道的环境中,仿真验证不同数目保护子载波对子带信号的影响。仿真结果表明,f-OFDM系统中使用很少的保护子载波就可消除子带间干扰,可很好地提高频谱利用率;并且次优接收机可利用限幅引入的非线性失真来提高系统性能。第四章根据前面两章介绍的f-OFDM系统发射端和接收端结构,使用通用软件无线电外设平台(Universal Software Radio Peripheral,USRP)搭建了单发单收的f-OFDM系统,验证了系统的实际可行性,并介绍了链路系统中的几个关键模块。通过频谱仪对USRP发送信号的测量,对比了f-OFDM与OFDM的频谱特性,验证了f-OFDM系统在频谱效率方面的优势。同时,在实验室虚拟仪器工程平台(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,Lab VIEW)中的仿真结果表明采用限幅滤波法可有效地抑制发送信号的PAPR。第五章对本论文的工作进行了总结,并探讨了为使f-OFDM更好地运用到5G系统中需要进一步研究的问题。
【关键词】：第五代移动通信 正交频分复用 基于子带滤波的正交频分复用 通用软件无线电外设平台
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 缩略词表14-16
• 数学符号表16-17
• 第一章 绪论17-26
• 1.1 研究背景及现状17-19
• 1.2 研究现状19-24
• 1.2.1 FBMC研究现状19
• 1.2.2 UFMC研究现状19-21
• 1.2.3 filtered-OFDM研究现状21-24
• 1.3 主要贡献及章节安排24-26
• 第二章 filtered-OFDM发射端研究26-50
• 2.1 引言26-27
• 2.2 filtered-OFDM发射端模型27-36
• 2.2.1 filtered-OFDM发射端滤波过程30-36
• 2.3 filtered-OFDM系统中的PAPR抑制研究36-43
• 2.3.1 filtered-OFDM系统的高PAPR问题36-39
• 2.3.2 基于限幅法的filtered-OFDM系统PAPR抑制39-43
• 2.4 性能仿真与结果分析43-49
• 2.5 本章小结49-50
• 第三章 filtered-OFDM接收端研究50-72
• 3.1 引言50
• 3.2 filtered-OFDM接收端模型50-53
• 3.3 filtered-OFDM波形的时频效率53-59
• 3.3.1 时域效率54-57
• 3.3.2 频域效率57-59
• 3.4 filtered-OFDM中接收机的设计59-65
• 3.5 性能仿真与结果分析65-70
• 3.6 本章小结70-72
• 第四章 filtered-OFDM的硬件实现72-81
• 4.1 引言72
• 4.2 filtered-OFDM发射端的USRP实现72-75
• 4.3 filtered-OFDM接收端的USRP实现75-78
• 4.4 性能仿真与结果分析78-80
• 4.5 本章小结80-81
• 第五章 全文总结81-83
• 5.1 本文贡献81
• 5.2 未来研究方向81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 个人简历88-89
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及研究成果89-90

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本文编号：885608