濾波正交頻分復(fù)用(Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing,F-OFDM)是為了滿足5G(Fifth Generation)更高的通信要求而產(chǎn)生的一種新型的多載波調(diào)制技術(shù)。F-OFDM系統(tǒng)是在OFDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加子帶濾波器,子帶濾波器的設(shè)計(jì)會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度、子帶帶外功率泄露水平,因此子帶濾波器的設(shè)計(jì)是F-OFDM系統(tǒng)研究重點(diǎn),但是目前的子帶濾波器設(shè)計(jì)存在無法根據(jù)通信場(chǎng)景靈活調(diào)整濾波器參數(shù)的問題。同時(shí),F-OFDM系統(tǒng)在受到載波頻率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)時(shí),會(huì)產(chǎn)生子載波間干擾(Inter Carrier Interference,ICI),嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能,但是目前仍未有F-OFDM系統(tǒng)ICI消除方面的研究,因此本文以F-OFDM為研究對(duì)象,對(duì)子帶濾波器設(shè)計(jì)以及ICI消除兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。首先,針對(duì)目前子帶濾波器無法根據(jù)通信場(chǎng)景靈活調(diào)整濾波器參數(shù)的問題,本文提出基于凱塞窗的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)F-OFDM子帶濾波器,本文所設(shè)計(jì)的濾波器,可以根據(jù)不同的通信需求,通過調(diào)整濾波器的長(zhǎng)度N和控制窗函數(shù)形狀的參數(shù)β,調(diào)整主瓣寬度及旁瓣幅度之間的平衡,克服了其他子帶濾波器,當(dāng)選定具體的窗函數(shù)后,無法更改阻帶衰減的缺點(diǎn),具有更強(qiáng)的靈活性。其次,針對(duì)CFO會(huì)對(duì)原始F-OFDM的可靠性造成顯著影響的問題,在分析了F-OFDM系統(tǒng)產(chǎn)生CFO的原因及整數(shù)倍及小數(shù)倍頻率偏移對(duì)F-OFDM系統(tǒng)造成的影響的基礎(chǔ)上,本文提出了 F-OFDM系統(tǒng)MCSR(Mirror Conjugate Symbol Repetition)ICI自消除算法。通過將互為共軛關(guān)系的符號(hào)映射到鏡像對(duì)稱的子載波上,利用接收信號(hào)干擾系數(shù)互為共軛的關(guān)系,降低CFO及IQ不平衡對(duì)F-OFDM系統(tǒng)造成的ICI干擾。仿真結(jié)果表明,在AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道下,所提出的F-OFDM的鏡像對(duì)稱共軛(MCSR)干擾自消除算法相比于其他ICI自消除算法,其誤比特率(Bit Error Ratio,BER)性能與載波干擾功率比(Carrier to Interference power Ratio,CIR)性能均優(yōu)于其他方案。最后,針對(duì)ICI自消除算法隨著CFO頻偏越來越大,系統(tǒng)的誤碼率性能無法被明顯改善的問題,本文提出了兩種改進(jìn)的MCSR算法。第一種基于時(shí)域頻偏估計(jì)的改進(jìn)算法,利用F-OFDM系統(tǒng)CP(Cyclic Prefix,CP)與其重復(fù)部分的相關(guān)性,在時(shí)域進(jìn)行頻偏估計(jì),直接將估計(jì)的頻偏反饋回接收端,進(jìn)行頻偏校正。第二種基于頻域頻偏估計(jì)的改進(jìn)算法在接收信號(hào)經(jīng)過FFT變換后,利用鏡像對(duì)稱子載波上的發(fā)送數(shù)據(jù)互為共軛的相關(guān)關(guān)系,估計(jì)出系統(tǒng)的載波頻偏。將估計(jì)出來的載波頻偏反饋到系統(tǒng)的接收端,對(duì)接收端信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明,本文所提改進(jìn)算法與未改進(jìn)的方法相比,雖然提高了系統(tǒng)接收端的計(jì)算復(fù)雜度,但是降低甚至抵消了載波偏移造成的ICI。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.53;TN713
【部分圖文】：

若干并行的低速子載波中進(jìn)行傳輸。低速的子載波數(shù)據(jù)的碼元周期較長(zhǎng)，從而可??以對(duì)抗頻率衰落。并且ＯＦＤＭ在一個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)，任意兩個(gè)子載波間嚴(yán)格正??交，從而降低了子載波間干擾。ＯＦＤＭ系統(tǒng)發(fā)送端的原理如圖２－１所示。??子載??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??圖２－丨ＯＦＤＭ技術(shù)發(fā)送端原理圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子帶?子載?ｖ占?加?子帶??數(shù)據(jù)￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？濾波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??圖２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技術(shù)發(fā)送端原理圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)發(fā)送端模型如圖２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)是ＯＦＤＭ??波形調(diào)制技術(shù)，與ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)在系統(tǒng)的發(fā)送端將系統(tǒng)帶寬劃??分為不同的子帶，每個(gè)子帶根據(jù)不同的通信業(yè)務(wù)類型設(shè)置相應(yīng)的子載波間隔、保??護(hù)間隔及ＣＰ長(zhǎng)度等子帶參數(shù)。Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)通過對(duì)子帶信號(hào)進(jìn)行濾波操作，降低??１０??

若干并行的低速子載波中進(jìn)行傳輸。低速的子載波數(shù)據(jù)的碼元周期較長(zhǎng)，從而可??以對(duì)抗頻率衰落。并且ＯＦＤＭ在一個(gè)符號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)，任意兩個(gè)子載波間嚴(yán)格正??交，從而降低了子載波間干擾。ＯＦＤＭ系統(tǒng)發(fā)送端的原理如圖２－１所示。??子載??ＩＳ—＾波料映一＾?ｉＮｆ？ｔ?—＾加⑶一－??＼?射??圖２－丨ＯＦＤＭ技術(shù)發(fā)送端原理圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?ＯＦＤＭ??子帶?子載?ｖ占?加?子帶??數(shù)據(jù)￣￣？波映一？?＾?Ｊ?—？濾波一￣？??Ｓｋ?射?ＩＦＦＴ?ｃｐ?器??圖２－２?Ｆ－ＯＦＤＭ技術(shù)發(fā)送端原理圖??Ｆｉｇ．２－２?Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ??Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)發(fā)送端模型如圖２－２所示。Ｆ－ＯＦＤＭ波形調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)是ＯＦＤＭ??波形調(diào)制技術(shù)，與ＯＦＤＭ不同的是，Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)在系統(tǒng)的發(fā)送端將系統(tǒng)帶寬劃??分為不同的子帶，每個(gè)子帶根據(jù)不同的通信業(yè)務(wù)類型設(shè)置相應(yīng)的子載波間隔、保??護(hù)間隔及ＣＰ長(zhǎng)度等子帶參數(shù)。Ｆ－ＯＦＤＭ系統(tǒng)通過對(duì)子帶信號(hào)進(jìn)行濾波操作，降低??１０??

?＞??／??圖２－４多場(chǎng)景信號(hào)接入頻譜示意圖??Ｆｉｇ．２－４?Ｍｕｌｔｉ－Ｓｃｅｎｅ?Ｓｉｇｎａｌ?Ａｃｃｅｓｓ?Ｓｐｅｃｔｒｕｍ?Ｄｉａｇｒａｍ??￣￣ｒＴ＾ＴＴＴＩ??三三Ｎ——Ｘ．?????ｆ??圖２－５多場(chǎng)景信號(hào)視頻分辨圖??Ｆｉｇ．２－５?Ｔｉｍｅ－Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?Ｍａｐ?ｏｆ?Ｍｕｌｔｉ－Ｓｃｅｎｅ?Ｓｉｇｎａｌｓ??由于Ｆ－ＯＦＤＭ發(fā)送端的信號(hào)是將各子帶的信號(hào)疊加在一起進(jìn)行發(fā)送，所以取??圖２－３中的一路Ｆ－ＯＴＯＭ信號(hào)來分析。單路信號(hào)的Ｆ－ＯＦＤＭ如圖２－６所示。??ｘ｛ｎ??．中），??？?—？添加?〇＞?—？?ｆ｛ｒｉ）??？??―）．????Ｓ／Ｐ?．?ＩＦＦＴ?Ｐ／Ｓ??＾－＞０?＿??圖２－６單子帶Ｆ－ＯＦＤＭ發(fā)射端模型??Ｆｉｇ．２－６?Ｔｈｅ?ｓｉｎｇｌｅ?ｂａｎｄ?ｏｆ?Ｆ－ＯＦＤＭ?ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ?ｍｏｄｅｌ??１２??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2868854