新一代濾波器多載波調(diào)制技術(shù)研究：Filtered-OFDM信號(hào)設(shè)計(jì)與接收處理.pdf

1、基于濾波器組的多載波調(diào)制是一種可以提高頻譜利用率和降低能量消耗的技術(shù)，可以克服正交頻分復(fù)用需要較寬保護(hù)頻帶的缺陷。第五代無(wú)線通信系統(tǒng)（the5th generation mobile communication system，5G）面臨著多種多樣的應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求的挑戰(zhàn)，新波形要能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景，并能滿足多種多樣的業(yè)務(wù)需求?，F(xiàn)在被認(rèn)為是5G候選波形的包括基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用技術(shù)（filtered-OFDM，f-OFDM

2、）1，濾波器組多載波技術(shù)，通用的濾波多載波技術(shù)等。f-OFDM作為候選波形之一，將在本論文中重點(diǎn)討論研究。
　　本文的研究重點(diǎn)為：
　　1)f-OFDM系統(tǒng)中子帶濾波器的設(shè)計(jì)及子帶濾波實(shí)現(xiàn)過(guò)程；
　　2)f-OFDM系統(tǒng)的峰均功率比（Peak to Average Power Ratio，PAPR）抑制算法；
　　3)f-OFDM波形的時(shí)頻域效率分析；
　　4)針對(duì)發(fā)端限幅引入的非線性失真而設(shè)計(jì)的次優(yōu)接收算

3、法。本文的主要內(nèi)容如下所述：
　　第一章概述了下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的主要場(chǎng)景業(yè)務(wù)需求和動(dòng)態(tài)空口技術(shù)的構(gòu)架設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)要介紹了幾種候選波形的研究現(xiàn)狀，指出了本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。
　　第二章分析了f-OFDM發(fā)射端的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在研究子帶濾波器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析比較了實(shí)現(xiàn)子帶濾波的兩種方法：時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波。提出了一種適用于f-OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制算法。以誤碼率為性能指標(biāo)，在擴(kuò)展行人信道的環(huán)境中采用不同調(diào)制方式進(jìn)行了仿真

4、驗(yàn)證。與傳統(tǒng)OFDM的比較結(jié)果表明了f-OFDM系統(tǒng)能夠很好地支持異步傳輸，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了PAPR抑制算法的有效性。
　　第三章介紹了f-OFDM的接收端結(jié)構(gòu)，接收端的子帶匹配濾波接收可消除其他子帶信號(hào)的影響。分析對(duì)比了幾種候選波形的時(shí)頻效率，表明在子帶參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提下，f-OFDM系統(tǒng)可達(dá)到很高的時(shí)頻效率。同時(shí)，針對(duì)發(fā)送端的限幅濾波操作使用了次優(yōu)接收機(jī)來(lái)提高系統(tǒng)性能。以誤碼率為性能指標(biāo)，在擴(kuò)展典型城市信道的環(huán)境中，仿真驗(yàn)證

5、不同數(shù)目保護(hù)子載波對(duì)子帶信號(hào)的影響。仿真結(jié)果表明，f-OFDM系統(tǒng)中使用很少的保護(hù)子載波就可消除子帶間干擾，可很好地提高頻譜利用率；并且次優(yōu)接收機(jī)可利用限幅引入的非線性失真來(lái)提高系統(tǒng)性能。
　　第四章根據(jù)前面兩章介紹的f-OFDM系統(tǒng)發(fā)射端和接收端結(jié)構(gòu)，使用通用軟件無(wú)線電外設(shè)平臺(tái)（Universal Software Radio Peripheral，USRP）搭建了單發(fā)單收的f-OFDM系統(tǒng)，驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)際可行性，并介紹了鏈路

6、系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵模塊。通過(guò)頻譜儀對(duì)USRP發(fā)送信號(hào)的測(cè)量，對(duì)比了f-OFDM與OFDM的頻譜特性，驗(yàn)證了f-OFDM系統(tǒng)在頻譜效率方面的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，LabVIEW）中的仿真結(jié)果表明采用限幅濾波法可有效地抑制發(fā)送信號(hào)的PAPR。
　　第五章對(duì)本論文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并探討了為使f-OFDM更好地運(yùn)用到5G