双选择信道中时间偏移GFDM通信的研究
发布时间：2021-01-13 04:08
广义频分复用（Generalized frequency division multiplexing,GFDM）作为一种数据块结构的多载波调制方案,具有结构灵活,带外辐射低,频谱利用率高等特点,是超5代移动通信系统的候选波形之一。但由于引入原型滤波器,GFDM系统存在自身固有干扰。而在超5代移动通信系统中,接入设备的高移动性会带来严重的多普勒效应,使信道具有时频双选择性,这将导致GFDM系统的信干比性能显著下降,制约GFDM系统的应用。本文首先介绍了GFDM系统模型,并与其他多载波调制方式进行了比较,指出其优势,并讨论了一种低复杂度GFDM系统实现算法。随后,从子符号层面对符号定时偏移（Symbol Timing Offset,STO）、载波频率偏移（Carrier Frequency Offset,CFO）与双选择信道对GFDM系统平均信干比的影响进行了理论分析与仿真,发现了传统GFDM系统数据块中首个子符号不连续的能量结构是其对CFO与多普勒频移敏感的原因。并据此通过对传统GFDM系统的原型滤波器进行循环移位,提出了时间偏移GFDM系统。理论分析与仿真结果表明,时间偏移GFDM系统...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．４?ＧＦＤＭ系统框图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＧＦＤＭ?ｓｙｓｔｅｍ??ＧＦＤＭ系统的具体框图如图２．４所示，其中ｘ?ｅＣＭ／ｃ为待发送数据符号向量，表示为??
双选择信道中时间偏移ＧＦＤＭ通信的研宄??Ｍ－＼?Ｋ－＼?ｊｌｎｋｎ??ｓ［ｎ］＝ＨＹｊ｛ｘｋ，ｍＳ［ｎ－ｍＫ＾？ｓ［＾｝ｅ?Ｋ??ｍ＝０?ｋ＝０??Ｍ－＼?ｄ?ｊｌ／ｒｋｎ??＝Ｚ?Ｚ?Ｘｎａｇ［（ｎ?￣?ｍＫ）ＭＫ?］?（２－１３）??ｍ＝０?ｋ＝０??Ｍ－＼?Ｋ－＼??ｗ＝０?ｋ＝０?．??式（２．１３）中为ＧＦＤＭ系统的原型滤波器，通常会选择升余弦（Ｒａｉｓｅｄ?Ｃｏｓｉｎｅ，?ＲＣ）??函数、根升余弦（Ｒｏｏｔ?Ｒａｉｓｅｄ?Ｃｏｓｉｎｅ，?ＲＲＣ）函数等作为原型滤波器的脉冲响应函数。??ｊｌｎｋｎ??，是ＧＦＤＭ符号中第ｗ个子符号第々个子载波上数据符号??的脉冲成型滤波器，可以看出，ｇ，？Ａ［ｎ］是原型滤波器的时间循环移位和频率调制??后的版本，设为其以向量形式表述。？表示循环卷积，＜？、表示对ｉＶ取模。??为了简化表述，ＧＦＤＭ的发送信号也可采用矩阵相乘的方式表示，即??ｓ?＝?Ａｘ?（２．１４）??式（２．１４）中Ａ为调制矩阵，可表示为??＾?—?（§０，０?＞§０，１?■＞?§０，１?＇?＇?＇§０，Ａ：－Ｐ?§１，０＞§１，｜?■?＇?）?（２．１５）??调制矩阵Ａ中各成型脉冲函数的幅值曲线如图２．５所示，这里子载波数Ｋ＝３２，子符??号数Ｍ＝５，成型脉冲函数选择升余弦函数，滚降系数《＝〇．３。图中，代表取矩阵第??？行第丨列元素。??？索引ｎ?〇?〇?列鋪??图２．５?ＧＦＤＩＶＴ调制矩阵??Ｆｉｇ．?２．５?Ｔｈｅ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｍａｔｒｉｘ?ｏｆ?ＧＦＤＭ??－－１２－－??
大连海事大学硕士学位论文??０２?］??１??２００?２００??＾ｆ，ｉ?．，．＇．，．｜：－＊ｊ｜?ｎ?０?〇?列ＵＵ??＿图２．６?ＴＯ－ＧＦＤＭ调制矩阵??Ｆｉｇ．?２．６?Ｔｈｅ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｍａｔｒｉｘ?ｏｆ?ＴＯ－ＧＦＤＭ??对比图２．６与图２．５可以更直观的看出，ＴＯ－ＧＦＤＭ是将传统ＧＦＤＭ的脉冲成型滤??波器进行了长度为火／２的循环时移，而未发生其他变化。这样，对于ＴＯ－ＧＦＤＭ系统的??接收机，其解调过程仍然可以表示为??ｙ?＝?ＢＨ?ＨＡｘ?＋?ＢＨ?ｗ?（２．２５）??这里解调矩阵Ｂ可以根据ＭＦ接收机、ＺＦ接收机和ＭＭＳＥ接收机分别进行定义，而且，??ＴＯ－ＧＦＤＭ系统的解调矩阵Ｂ具有马传统ＧＦＤＭ系统相同的表达式，即??ＭＦ：?Ｂｍｆ?＝?Ａｈ??ＺＦ：?Ｂｚｆ?＝（Ａ＂Ａ）?＇?Ａ＂?（２．２６）??ｆ?〇２?Ｖ１??ＭＭＳＥ：Ｂｍｍｓｅ＝?Ａ＂Ｈ＂ＨＡ?＋?＾Ｉｍａ．?ＡｈＨｈ??Ｖ?）??这里，广义调制矩阵Ａ应利用（２．２３）式，按照ＴＯ－ＧＦＤＭ系统进行计算。??２．２?ＧＦＤＭ低复杂度实现算法??如今人们对通信延迟提出了更高的要求。计算过程消耗时间也是时延的重要组成部??分。考虑到设备性能等原因，较高的计算复杂度可能很难满足通信对时延的需求。对于??ＧＦＤＭ系统而言，：无论选取ＭＦ接收机、ＺＦ接收机或ＭＭＳＥ接收机中的任何一种，都??需要使用到矩阵相乘运算，这将带来较高的运算复杂度，不利于硬件实现，因而需耍低??复杂度实现算法。因为ＴＯ－ＧＦＤＭ只是对传统ＧＦＤＭ系统进行时移，其调制解调灰达??－１５－??
本文编号：2974187
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．４?ＧＦＤＭ系统框图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＧＦＤＭ?ｓｙｓｔｅｍ??ＧＦＤＭ系统的具体框图如图２．４所示，其中ｘ?ｅＣＭ／ｃ为待发送数据符号向量，表示为??
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大连海事大学硕士学位论文??０２?］??１??２００?２００??＾ｆ，ｉ?．，．＇．，．｜：－＊ｊ｜?ｎ?０?〇?列ＵＵ??＿图２．６?ＴＯ－ＧＦＤＭ调制矩阵??Ｆｉｇ．?２．６?Ｔｈｅ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ?ｍａｔｒｉｘ?ｏｆ?ＴＯ－ＧＦＤＭ??对比图２．６与图２．５可以更直观的看出，ＴＯ－ＧＦＤＭ是将传统ＧＦＤＭ的脉冲成型滤??波器进行了长度为火／２的循环时移，而未发生其他变化。这样，对于ＴＯ－ＧＦＤＭ系统的??接收机，其解调过程仍然可以表示为??ｙ?＝?ＢＨ?ＨＡｘ?＋?ＢＨ?ｗ?（２．２５）??这里解调矩阵Ｂ可以根据ＭＦ接收机、ＺＦ接收机和ＭＭＳＥ接收机分别进行定义，而且，??ＴＯ－ＧＦＤＭ系统的解调矩阵Ｂ具有马传统ＧＦＤＭ系统相同的表达式，即??ＭＦ：?Ｂｍｆ?＝?Ａｈ??ＺＦ：?Ｂｚｆ?＝（Ａ＂Ａ）?＇?Ａ＂?（２．２６）??ｆ?〇２?Ｖ１??ＭＭＳＥ：Ｂｍｍｓｅ＝?Ａ＂Ｈ＂ＨＡ?＋?＾Ｉｍａ．?ＡｈＨｈ??Ｖ?）??这里，广义调制矩阵Ａ应利用（２．２３）式，按照ＴＯ－ＧＦＤＭ系统进行计算。??２．２?ＧＦＤＭ低复杂度实现算法??如今人们对通信延迟提出了更高的要求。计算过程消耗时间也是时延的重要组成部??分。考虑到设备性能等原因，较高的计算复杂度可能很难满足通信对时延的需求。对于??ＧＦＤＭ系统而言，：无论选取ＭＦ接收机、ＺＦ接收机或ＭＭＳＥ接收机中的任何一种，都??需要使用到矩阵相乘运算，这将带来较高的运算复杂度，不利于硬件实现，因而需耍低??复杂度实现算法。因为ＴＯ－ＧＦＤＭ只是对传统ＧＦＤＭ系统进行时移，其调制解调灰达??－１５－??
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