本文關(guān)鍵詞：快速卷積多載波傳輸方法研究

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【摘要】：隨著無線業(yè)務(wù)需求的快速增長,第五代移動通信系統(tǒng)研究正全面進(jìn)行。近年來,濾波器組多載波(Filter Bank Multi-Carrier, FBMC)、廣義頻分復(fù)用(Generalized Frequency Division Multiplexing, GFDM)、通用濾波多載波(Universal Filtered Multi-Carrier, UFMC)和快速卷積多載波(Fast Con-volution Multi-Carrier, FCMC)等多載波技術(shù)獲得廣泛關(guān)注,是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中FCMC因在概念上具有配置高度靈活、實現(xiàn)復(fù)雜度低的優(yōu)勢,具有很大的應(yīng)用價值。本文圍繞FCMC的幾個核心問題展開研究。首先,對FCMC傳輸方法進(jìn)行建模和分析,建立了FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號模型。從因果FIR濾波器的快速卷積實現(xiàn)入手,對其進(jìn)行矢量化建模,而后拓展至插值濾波器和抽取濾波器的快速卷積實現(xiàn),進(jìn)而提出FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號模型,為后續(xù)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)�；诖四Ｐ�,給出了較完整的FCMC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過理論分析和仿真比較,從計算復(fù)雜度、信號重建誤差、功率譜、峰均比等角度,闡述了該系統(tǒng)的特點和應(yīng)用價值。接著,基于所建立的矢量信號模型,圍繞FCMC接收機(jī)復(fù)雜度問題,對均衡方法展開研究,提出了FCMC頻域單點均衡方法。從最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error, MMSE)均衡的概念出發(fā),給出了基于快速卷積結(jié)構(gòu)的MMSE均衡方法。其不依賴CP的使用,因此能夠處理沒有任何幀結(jié)構(gòu)的碼流,同時有利于提高頻譜效率。通過參數(shù)匹配,可將該均衡方法用于多載波系統(tǒng)。為進(jìn)一步降低該方法的計算復(fù)雜度,深入挖掘了FCMC系統(tǒng)中等效信道矩陣的漸進(jìn)性質(zhì),證明了Toeplitz矩陣可以被DFT矩陣漸進(jìn)對角化,由此FCMC頻域均衡器系數(shù)矩陣在FFT點數(shù)足夠大時可近似為對角陣。綜合上述結(jié)論,提出了FCMC頻域單點均衡方法,該方法不依賴CP且計算復(fù)雜度與CP-OFDM均衡器相同。仿真結(jié)果表明,FCMC頻域單點均衡方法較MMSE均衡方法在誤比特率性能上無顯著差異,且與CP-OFDM系統(tǒng)下的MMSE均衡誤比特率性能相當(dāng)。然后,對FCMC導(dǎo)頻設(shè)計和信道估計問題開展研究,提出了FCMC頻域信道低復(fù)雜度估計方法。首先明確了采用訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計的思路。接著從頻域?qū)ьl和時域?qū)ьl兩個角度,分別推導(dǎo)出LS和MMSE兩種信道估計器的表達(dá)式。由于直接插入頻域?qū)ьl對FCMC已調(diào)信號功率譜有嚴(yán)重影響,故采用時域?qū)ьl進(jìn)行信道估計。通過對估計結(jié)果進(jìn)行時域降噪再轉(zhuǎn)換回頻域的方法,大幅提高了信道估計的精度。進(jìn)一步通過適當(dāng)?shù)暮喕苊饬司仃嚽竽?顯著降低了計算復(fù)雜度。綜合上述過程,提出了FCMC頻域信道低復(fù)雜度估計方法。仿真結(jié)果表明,該方法相對于簡化前的MMSE估計方法性能差異不大,且隨著子帶帶寬增大,信道估計的精度隨之提高,能夠逼近信道已知情況下的誤比特率性能。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：1202180