多载波系统峰均比抑制及信道估计与均衡新方法研究
发布时间：2021-03-26 12:01
多载波调制（Multi-Carrier Modulation,MCM）技术因抗多径衰落能力强而被现代无线通信系统广泛接受,特别是其中正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）已经成为许多当代通信系统的标准波形。但OFDM无法满足所有未来通信应用场景的需求,而滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier,FBMC）系统具有诸如低频谱旁瓣,高频谱效率,灵活的参数配置和对时间同步的低敏感性等特点,能很好的弥补OFDM系统存在的缺陷,FBMC被认为是未来无线通信中对OFDM的一种重要补充波形。发射信号的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PAPR）过高,以及双选择性信道的估计与均衡是OFDM和FBMC系统面临的主要难题。针对这两个问题,在深入分析现有方法的基础上,本文分别从提高PAPR抑制性能和降低计算复杂度的角度入手,研究提出了有效的OFDM和FBMC信号PAPR抑制方法。将多载波系统中信道估计与均衡问题构建为一个深度学习（Deep Learning,DL）任务,提出了基于...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
OFDM信号PAPR抑制方法分类图
第1章绪论-6-图1.2FBMC/OQAM信号PAPR抑制方法分类图Fig1.2TheclassificationdiagramofPAPRsuppressionmethodforFBMC/OQAMsignals信号失真类方法[51-52]：文献[51]提出了一种剪切迭代补偿方法抑制FBMC信号的PAPR，该方法首先对信号进行时域剪切，然后在接收机中采用迭代Bussgang噪声消除技术避免系统性能恶化。文献[52]提出了一种称为梯形功率压缩的非线性压扩技术，通过将原始信号转化为功率呈梯形分布的新信号以降低FBMC信号的高PAPR。然而，剪切法和压扩法虽然能够降低PAPR，但同时也增加了系统的带外能量泄露，而具有极低的带外辐射本身是FBMC系统优于OFDM的一大特点，因此，在FBMC系统中采用失真类方法降低PAPR将得不偿失。概率类方法[53-62]：在概率类方法中，为FBMC系统专门设计的基于PTS[53-56]和基于SLM[57-62]的方法最受关注，因为它们的目的是降低高PAPR出现的概率而不是直接减小峰值本身，因此不会增加发射信号的平均功率，也不会引起任何的信号失真。其中，文献[53]提出了一种多块联合优化PTS（MBJO-PTS）法，该方法充分考虑了FBMC信号的重叠结构，取得了很好的PAPR抑制效果，但计算复杂度过高，在IoT等低功耗应用场景中并不实用。文献[57]提出了一种重叠SLM（OSLM）方案，其原理与OFDM系统中的SLM方案类似，只是在计算PAPR时需要将FBMC信号的重叠结构考虑在内。OSLM法很难得到最优解，因为在OSLM方法中连续FBMC符号之间的独立假设不再成立，即使对于有限长的FBMC符号，要想获得最优解也需要巨大的内存和极高的计算复杂度。文献[58]提出的分散选择映射（DispersiveSelectionMappingScheme,DSLM）法是对OSLM方法的扩展，它同时考虑了PAPR的抑制性能和算法的计算复杂度。虽然上述几种概率类方法
道估计复杂得多，因此，现有的大部分信道估计方法都集中在频域[4]。在FBMC系统中，通常通过向发送符号添加已知导频来完成信道估计，导频符号设计方案大体上可分为前导符号(导频块)设计[134-147]和分散导频[148-156]设计两大类，如图1.3所示。前导符号模式下，导频被插入到位于帧首部两个或多个符号的所有子载波上，而在分散导频模式下，导频被分散地插到某些符号中的某些子载波上。一般情况下，前导符号模式适合估计时不变信道或在多个FBMC符号周期内几乎不变的信道，而分散导频模式更适合估计时变信道，其导频开销也较校图1.3FBMC/OQAM系统中信道估计方法分类图Fig1.3ClassificationdiagramofchannelestimationmethodsinFBMC/OQAMsystems基于前导符号的信道估计方法又可分为干扰近似法(InterferenceApproximationMethod,IAM)，实导频对(PairofReal-valuedPilots,POP)法和干扰消除法(InterferenceCancellationMethod,ICM)三个小类[134-145]。IAM法是在文献[136]中首次被提出的，其基本原理是预先近似计算出每个导频符号遭受的来自周围导频的干扰，然后在接收端将导频符号和它遭受的干扰项叠加在一起并当做伪导频，用于估计信道的频率响应。在文献[136]和[137]设计的IAM方法中，前导占
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混沌序列降低FBMC系统峰均比方法的研究[J]. 赵耿,李琬璐,马英杰,张树栋. 计算机应用与软件. 2018(09)
[2]Deep Learning for Wireless Physical Layer: Opportunities and Challenges[J]. Tianqi Wang,Chao-Kai Wen,Hanqing Wang,Feifei Gao,Tao Jiang,Shi Jin. 中国通信. 2017(11)
[3]改进的FBMC系统高效前导信道估计算法[J]. 杨义,罗志年. 计算机应用研究. 2018(07)
[4]FBMC/OQAM系统导频辅助信道估计方法概述[J]. 梁燕,秦梦瑶,张贺伟,孙尚勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]降低OFDM/SC-FDMA系统峰均比技术研究[D]. 纪金伟.西安电子科技大学 2015
[2]OFDM/OQAM系统中的关键技术研究[D]. 程国兵.电子科技大学 2013
[3]人工蜂群算法及其应用的研究[D]. 高卫峰.西安电子科技大学 2013
[4]减少OFDM系统的峰均功率比的研究[D]. 王亚军.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]自相关匹配方法降低多载波系统的PAPR[D]. 贾莹莹.电子科技大学 2014
本文编号：3101548
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
OFDM信号PAPR抑制方法分类图
第1章绪论-6-图1.2FBMC/OQAM信号PAPR抑制方法分类图Fig1.2TheclassificationdiagramofPAPRsuppressionmethodforFBMC/OQAMsignals信号失真类方法[51-52]：文献[51]提出了一种剪切迭代补偿方法抑制FBMC信号的PAPR，该方法首先对信号进行时域剪切，然后在接收机中采用迭代Bussgang噪声消除技术避免系统性能恶化。文献[52]提出了一种称为梯形功率压缩的非线性压扩技术，通过将原始信号转化为功率呈梯形分布的新信号以降低FBMC信号的高PAPR。然而，剪切法和压扩法虽然能够降低PAPR，但同时也增加了系统的带外能量泄露，而具有极低的带外辐射本身是FBMC系统优于OFDM的一大特点，因此，在FBMC系统中采用失真类方法降低PAPR将得不偿失。概率类方法[53-62]：在概率类方法中，为FBMC系统专门设计的基于PTS[53-56]和基于SLM[57-62]的方法最受关注，因为它们的目的是降低高PAPR出现的概率而不是直接减小峰值本身，因此不会增加发射信号的平均功率，也不会引起任何的信号失真。其中，文献[53]提出了一种多块联合优化PTS（MBJO-PTS）法，该方法充分考虑了FBMC信号的重叠结构，取得了很好的PAPR抑制效果，但计算复杂度过高，在IoT等低功耗应用场景中并不实用。文献[57]提出了一种重叠SLM（OSLM）方案，其原理与OFDM系统中的SLM方案类似，只是在计算PAPR时需要将FBMC信号的重叠结构考虑在内。OSLM法很难得到最优解，因为在OSLM方法中连续FBMC符号之间的独立假设不再成立，即使对于有限长的FBMC符号，要想获得最优解也需要巨大的内存和极高的计算复杂度。文献[58]提出的分散选择映射（DispersiveSelectionMappingScheme,DSLM）法是对OSLM方法的扩展，它同时考虑了PAPR的抑制性能和算法的计算复杂度。虽然上述几种概率类方法
道估计复杂得多，因此，现有的大部分信道估计方法都集中在频域[4]。在FBMC系统中，通常通过向发送符号添加已知导频来完成信道估计，导频符号设计方案大体上可分为前导符号(导频块)设计[134-147]和分散导频[148-156]设计两大类，如图1.3所示。前导符号模式下，导频被插入到位于帧首部两个或多个符号的所有子载波上，而在分散导频模式下，导频被分散地插到某些符号中的某些子载波上。一般情况下，前导符号模式适合估计时不变信道或在多个FBMC符号周期内几乎不变的信道，而分散导频模式更适合估计时变信道，其导频开销也较校图1.3FBMC/OQAM系统中信道估计方法分类图Fig1.3ClassificationdiagramofchannelestimationmethodsinFBMC/OQAMsystems基于前导符号的信道估计方法又可分为干扰近似法(InterferenceApproximationMethod,IAM)，实导频对(PairofReal-valuedPilots,POP)法和干扰消除法(InterferenceCancellationMethod,ICM)三个小类[134-145]。IAM法是在文献[136]中首次被提出的，其基本原理是预先近似计算出每个导频符号遭受的来自周围导频的干扰，然后在接收端将导频符号和它遭受的干扰项叠加在一起并当做伪导频，用于估计信道的频率响应。在文献[136]和[137]设计的IAM方法中，前导占
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混沌序列降低FBMC系统峰均比方法的研究[J]. 赵耿,李琬璐,马英杰,张树栋. 计算机应用与软件. 2018(09)
[2]Deep Learning for Wireless Physical Layer: Opportunities and Challenges[J]. Tianqi Wang,Chao-Kai Wen,Hanqing Wang,Feifei Gao,Tao Jiang,Shi Jin. 中国通信. 2017(11)
[3]改进的FBMC系统高效前导信道估计算法[J]. 杨义,罗志年. 计算机应用研究. 2018(07)
[4]FBMC/OQAM系统导频辅助信道估计方法概述[J]. 梁燕,秦梦瑶,张贺伟,孙尚勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]降低OFDM/SC-FDMA系统峰均比技术研究[D]. 纪金伟.西安电子科技大学 2015
[2]OFDM/OQAM系统中的关键技术研究[D]. 程国兵.电子科技大学 2013
[3]人工蜂群算法及其应用的研究[D]. 高卫峰.西安电子科技大学 2013
[4]减少OFDM系统的峰均功率比的研究[D]. 王亚军.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]自相关匹配方法降低多载波系统的PAPR[D]. 贾莹莹.电子科技大学 2014
本文编号：3101548
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