基于非完全重構的濾波器組多載波技術研究
發(fā)布時間：2020-04-09 23:08
【摘要】：在本論文中,作者提出了一種應用于多用戶網絡上行鏈路的基于零填充(Zero Padding,ZP)的非完全重構濾波器組多載波(FilterBankMulti-Carrier,FBMC)系統(tǒng),即ZP-FBMA系統(tǒng)。該系統(tǒng)中濾波器組的原型濾波器為普通的低通濾波器,不需要滿足完全重構或近似完全重構條件。在發(fā)射端進行ZP處理,并在接收端進行相應的重疊相加。本文提出了多種接收機,包括時域均衡接收機、下采樣頻域均衡接收機以及分析濾波器組(AnalysisFilterBank,AFB)頻域均衡接收機,并提出聯合頻域均衡消除子帶間干擾。仿真與理論分析結果證明,與傳統(tǒng)的循環(huán)前綴正交頻分多址、單載波頻分復用多址以及完全重構濾波器組多址(Perfect Reconstruction Filter Bank Multiple Access,PR-FBMA)系統(tǒng)相比,本文提出的ZP-FBMA系統(tǒng)具有更低的峰均功率比、更好的誤碼率(BitError Rate,BER)性能、更強的抗載波頻偏能力以及更小的功率和數據速率損失。ZP-FBMA在本質上是非正交的多址接入系統(tǒng),總是存在的用戶間干擾在一定程度上增加了信道均衡難度,導致系統(tǒng)性能惡化。針對某些參數場景下ZP-FBMA系統(tǒng)BER性能沒有很大提升的問題,本文對接收機進行進一步優(yōu)化設計。將初次接收得到的信號估計值反饋到干擾消除單元,以消除其他用戶對某個特定用戶的干擾。干擾消除后即進行單用戶檢測,本文設計了多種單用戶接收機,包括單用戶時域均衡接收機、單用戶下采樣頻域均衡接收機、單用戶AFB頻域均衡接收機以及單用戶垂直貝爾實驗室分層空時接收機,進一步提升了系統(tǒng)的BER性能。此外,本文提出以相應通信指標最優(yōu)化為目標進行濾波器的優(yōu)化設計,在干擾消除的基礎上進一步提升單用戶在多徑信道下的傳輸性能。具體包括多相分量選擇以及原型濾波器截止頻率優(yōu)化。多相分量選擇充分利用了在PR-FBMC系統(tǒng)中被丟棄的其余多相分量。而截止頻率優(yōu)化則通過調整原型濾波器的截止頻率,根據某些準則獲得最優(yōu)的BER性能。最終的仿真結果表明,系統(tǒng)的BER性能可以得到進一步的提升。因此本文提出的ZP-FBMA通信系統(tǒng)在未來的網絡通信中有很好的應用前景。
【圖文】：
第二章關鍵技術基本原理逡逑如圖２．７和式（２－８）所示，可將ＯＦＤＭ發(fā)射機表示成另一種形式。即可以將逡逑＼￥二（：，所），７７７邋＝邋０，１，．＿．從－１視為一組濾波器，／？邋＝邋０時＇＼￥二（：，０）邋＝邋［＾＾，＾＾，．．．，＾＾］７＇即為逡逑一個低通線性相位ＦＩＲ濾波器的系數該濾波器可以看做ＯＦＤＭ的原型濾波器，其逡逑佘子帶（ｗ邐－１邋）由該濾波器在頻域上進行移動得到。Ａ／＝８時ＯＦＤＭ的等效濾逡逑波器組頻域響應如圖２．８所示。逡逑可以看出每個子載波的頻域響應呈ｓｉｎｅ函數形狀，且各個子載波相互重疊。但在子載波逡逑間隔整數倍的位置上，只有一個子載波的頻域響應是非零的（如圖２．８的紅色箭頭所示），，這逡逑就是所謂的正交性，即ＯＦＤＭ信號頻帶內不同子載波之間彼此正交。從圖２．８還可以看出逡逑ＯＦＤＭ中濾波器的頻域響應有較大的帶外泄露，為了減小其帶外波紋，需要使用頻域上更力口逡逑集中的濾波器�？梢栽跁r域上增加子帶濾波器的長度，即增加濾波器沖激響應系數的個數，逡逑對應于頻域則在現存的ＯＦＤＭ頻響系數中間插入額外的系數
東南大學碩士學位論文逡逑的比值，是多載波符號在時域上重疊的數量。例如Ｍ＝８時，《邋＝邋４和《邋＝邋８的濾波器組頻逡逑域響應分別如圖２．１０（ａ）和圖２．１０（ｂ）所示，可以看出《越大，濾波器組在頻域上就越集逡逑中，阻帶衰減就越快。由于時域上濾波器的脈沖響應長度超過了多載波符號的周期（為其逡逑？倍），導致了符號之間的重疊，因此濾波器必須滿足一定的要求才能在接收端恢復出原始逡逑數據符號，即濾波器組的原型濾波器需要進行精心的設計，以滿足ＰＲ／ＮＰＲ條件。逡逑２．３．２傳統(tǒng)ＦＢＭＣ方法回顧逡逑２．３２．１邋Ｃｈａｎｇ邋和邋ＣＭＦＢ／ＤＷＭＴ逡逑濾波器組的概念最早是由Ｃｈａｎｇ［２２］提出，他提出了在最小帶寬內通過一組重疊的濾波器逡逑發(fā)送ＰＡＭ符號序列所需的條件。為了以一種較高帶寬效率的方式發(fā)送ＰＡＭ符號，Ｃｈａｎｇ提逡逑出使用ＶＳＢ來傳輸信號。Ｃｈａｎｇ的開創(chuàng)性方法并沒有在信號處理方面受到廣泛關注，但后逡逑來出現了一種名為ＤＷＭＴ的多載波系統(tǒng)進一步的研宄［２５１指明ＤＷＭＴ基于ＣＭＦＢ。逡逑事實上ＤＷＭＴ信號是通過ＶＳＢ調制的ＰＡＭ信號序列合成得到的，艮卩該方法可以被視為逡逑Ｃｈａｎｇ提出方法的“重新發(fā)明
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN713
【圖文】：
第二章關鍵技術基本原理逡逑如圖２．７和式（２－８）所示，可將ＯＦＤＭ發(fā)射機表示成另一種形式。即可以將逡逑＼￥二（：，所），７７７邋＝邋０，１，．＿．從－１視為一組濾波器，／？邋＝邋０時＇＼￥二（：，０）邋＝邋［＾＾，＾＾，．．．，＾＾］７＇即為逡逑一個低通線性相位ＦＩＲ濾波器的系數該濾波器可以看做ＯＦＤＭ的原型濾波器，其逡逑佘子帶（ｗ邐－１邋）由該濾波器在頻域上進行移動得到。Ａ／＝８時ＯＦＤＭ的等效濾逡逑波器組頻域響應如圖２．８所示。逡逑可以看出每個子載波的頻域響應呈ｓｉｎｅ函數形狀，且各個子載波相互重疊。但在子載波逡逑間隔整數倍的位置上，只有一個子載波的頻域響應是非零的（如圖２．８的紅色箭頭所示），，這逡逑就是所謂的正交性，即ＯＦＤＭ信號頻帶內不同子載波之間彼此正交。從圖２．８還可以看出逡逑ＯＦＤＭ中濾波器的頻域響應有較大的帶外泄露，為了減小其帶外波紋，需要使用頻域上更力口逡逑集中的濾波器�？梢栽跁r域上增加子帶濾波器的長度，即增加濾波器沖激響應系數的個數，逡逑對應于頻域則在現存的ＯＦＤＭ頻響系數中間插入額外的系數
東南大學碩士學位論文逡逑的比值，是多載波符號在時域上重疊的數量。例如Ｍ＝８時，《邋＝邋４和《邋＝邋８的濾波器組頻逡逑域響應分別如圖２．１０（ａ）和圖２．１０（ｂ）所示，可以看出《越大，濾波器組在頻域上就越集逡逑中，阻帶衰減就越快。由于時域上濾波器的脈沖響應長度超過了多載波符號的周期（為其逡逑？倍），導致了符號之間的重疊，因此濾波器必須滿足一定的要求才能在接收端恢復出原始逡逑數據符號，即濾波器組的原型濾波器需要進行精心的設計，以滿足ＰＲ／ＮＰＲ條件。逡逑２．３．２傳統(tǒng)ＦＢＭＣ方法回顧逡逑２．３２．１邋Ｃｈａｎｇ邋和邋ＣＭＦＢ／ＤＷＭＴ逡逑濾波器組的概念最早是由Ｃｈａｎｇ［２２］提出，他提出了在最小帶寬內通過一組重疊的濾波器逡逑發(fā)送ＰＡＭ符號序列所需的條件。為了以一種較高帶寬效率的方式發(fā)送ＰＡＭ符號，Ｃｈａｎｇ提逡逑出使用ＶＳＢ來傳輸信號。Ｃｈａｎｇ的開創(chuàng)性方法并沒有在信號處理方面受到廣泛關注，但后逡逑來出現了一種名為ＤＷＭＴ的多載波系統(tǒng)進一步的研宄［２５１指明ＤＷＭＴ基于ＣＭＦＢ。逡逑事實上ＤＷＭＴ信號是通過ＶＳＢ調制的ＰＡＭ信號序列合成得到的，艮卩該方法可以被視為逡逑Ｃｈａｎｇ提出方法的“重新發(fā)明
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN713
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1 地里木拉提·玉買江;吐爾洪江·阿布都克力木;黃允滸;古麗米熱·米吉提;;三聯體類半帶濾波器組的設計方法[J];電子設計工程;2017年09期
2 王煒s
本文編號：2621383
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