【摘要】：Filtered-OFDM是以子帶級濾波方式成為5G的動態(tài)軟空口算法之一,是基于子帶級濾波的非正交波形,可以滿足5G豐富的業(yè)務場景,基本原理是將系統(tǒng)帶寬分成若干個子帶,子帶之間存在較窄的保護間隔,并且可以靈活的使用OFDM不能使用的零散頻段。每個子帶會根據(jù)具體的業(yè)務配置不同的參數(shù),各個子帶分別通過自適應濾波器進行濾波,較好的實現(xiàn)子帶之間的解耦。從而在滿足5G豐富業(yè)務的同時,降低了LTE-OFDM系統(tǒng)存在較高的帶外泄露,旁瓣衰減增加了大約23dB,提高了頻譜的利用率。Filtered-OFDM系統(tǒng)波形是各個子帶時域疊加傳輸,當子帶傳輸波形同相位或者相近時,會產(chǎn)生波形峰值疊加,造成瞬時峰值功率較大的情況。較大的瞬時峰值功率將使得子帶信號進入功率放大器的非線性區(qū)域,嚴重造成信號的畸變,導致信號產(chǎn)生非線性失真。因此采用離散傅里葉擴展濾波正交頻分復用波形技術(shù)(DFT-s F-OFDM),改進的波形優(yōu)化了Filtered-OFDM波形本身較高的峰均比PAPR。濾波處理也有可能增加信號峰均比,在發(fā)射端采用循環(huán)限幅濾波的方式進一步降低了瞬時峰均比,實現(xiàn)峰均比接近2dB的增益。對于Filtered-OFDM波形需要各個子帶分別進行濾波處理,因此對于傳統(tǒng)濾波使用最小均方(Least Mean Square,LMS)和遞歸最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法明顯不符合標準。歸一化子帶自適應濾波算法(Normalized SAF,NSAF)可以改善輸入有色信號的問題,但是如果系統(tǒng)背景噪聲較高,則會使信號出現(xiàn)較高的偏差,因此提出改進的歸一化子帶自適應濾波器的優(yōu)化算法(Improved NSAF,INSAF)。INSAF算法使用最小均方歐幾里得范數(shù),對當前權(quán)值矢量和過去的p個權(quán)值矢量進行最小約束,防止抽頭權(quán)值有較大的波動。為了達到收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)的折中,從而提出一種變步長改進子帶自適應濾波器的優(yōu)化算法(Variable Step-size INSAF,VSS-INSAF),算法的核心是子帶系統(tǒng)噪聲的功率等于子帶后驗誤差信號的功率。進一步分析,組合步長仿射投影自適應濾波器CSS-IAPSAF,利用雙曲函數(shù)來修改混合步長參數(shù),使其獲得組合步長,從而獲得更低的穩(wěn)態(tài)失調(diào),大約降低了5dB。比例化的組合步長仿射投影自適應濾波器PCSS-IAPSAF,較好的結(jié)合了IAPSAF和CSS-IAPSAF,利用正定矩陣來配置計算出的抽頭權(quán)值,根據(jù)權(quán)值比例的大小來獲得步長大小的分配。從而在加快了收斂速度的情況下,進一步優(yōu)化了穩(wěn)態(tài)失調(diào),降低了大約4dB。
【圖文】：

Filtered OFDM 系統(tǒng)概述和濾波算法發(fā)展FDM 系統(tǒng)采用子帶級濾波處理，對每個子帶分別采用子帶自適應濾波器進行處理，合理用了 OFDM 系統(tǒng)不能利用的零散頻段，并且不需要更多的保護間隔進行頻譜隔離，并且外泄露被大幅抑制，旁瓣衰減增加了大約 23dB。從而節(jié)省了 5G 所需廣泛業(yè)務緊張的零譜資源，從而極大的提高了業(yè)務的靈活性和頻譜的利用率。

圖 7： 限幅 DFT-s F-OFDM 與 F-OFDM 誤碼率比較根據(jù)圖 8 可知，橫坐標 PAPR 表示所有統(tǒng)計信號的 PAPR 值，，縱坐標表示互不累計概布函數(shù)（ComplementaryCumulative DistributionFunction，CCDF）。對兩種系統(tǒng)波形峰均研究分析如下。通過對限幅 DFT-s F-OFDM 與 F-OFDM 波形的 PAPR 仿真可以看出，CDF 為210 時，改進的波形明顯降低了原始波形比較高的峰均比，獲得了接近 2dB 的增益二次迭代進一步降低 0.5dB 左右。通過信號輸入時的預編碼 DFT 和信號發(fā)射輸出的迭代濾波操作可以有效的降低原始信號較高的峰均比，收發(fā)機僅此增加了 DFT 和 IFFT 運算代濾波模塊，計算復雜度不高，可以通過優(yōu)化系統(tǒng)性能來彌補，因此對信號波形的異步更加有利。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TN713

【參考文獻】

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本文編號：2664865