【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代通信系統(tǒng)的信息量將爆發(fā)式增長(zhǎng),各種新的應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn),從而迎來(lái)了5G時(shí)代。面對(duì)5G通信超低延時(shí)、高頻譜效率、高傳輸速率和業(yè)務(wù)多樣性的要求,基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)因?yàn)檩^高的帶外泄露和較低的頻譜效率已經(jīng)不能滿足新的應(yīng)用需求。而濾波器器組多載波(FBMC)由于較低的帶外泄露和較高的頻譜利用率等特性受到了廣泛關(guān)注。FBMC具有以下特點(diǎn):良好的帶外抑制,不需要循環(huán)前綴,各子載波間可以不正交,可實(shí)現(xiàn)各子載波之間的靈活控制,適合于零散化的碎片頻譜利用。在每個(gè)子載波上濾波,它是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度尚可的多載波傳輸方案。由于濾波器的引入,它會(huì)影響FBMC系統(tǒng)的復(fù)雜度和性能。同時(shí),由于FBMC系統(tǒng)的時(shí)域重疊結(jié)構(gòu)和固有干擾,傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)的峰均功率比(PAPR)抑制、信道估計(jì)和MIMO信號(hào)檢測(cè)技術(shù)不能直接應(yīng)用到FBMC系統(tǒng)。為解決這些問(wèn)題,本文進(jìn)行了如下研究和創(chuàng)新:1、原型濾波器的特性會(huì)影響FBMC系統(tǒng)的性能好壞,同時(shí),它的設(shè)計(jì)需滿足完美重構(gòu)(PR)條件或近乎完美重構(gòu)(NPR)條件。在分析無(wú)約束條件優(yōu)化的缺點(diǎn)后,本文提出了一種新的有約束條件的優(yōu)化方法,該方法利用旁瓣和ISI/ICI為約束條件,對(duì)原型濾波器的系數(shù)進(jìn)行直接優(yōu)化。這種方法在NPR條件下同時(shí)降低了阻帶能量和旁瓣。仿真結(jié)果表明,與窗函數(shù)的優(yōu)化的原型濾波器相比,所提方法優(yōu)化的原型濾波器進(jìn)一步減少了阻帶能量和旁瓣。通過(guò)利用快速正交整體變換來(lái)計(jì)算離散傅里葉變換(DFT)和沃爾什-哈達(dá)瑪變換(WHT),本文提出了一種低復(fù)雜度的循環(huán)前綴的編碼FBMC(CC-FBMC)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的FBMC系統(tǒng)相比較,該方法使變換和卷積運(yùn)算總的復(fù)雜度降低了很多。2、FBMC系統(tǒng)具有很高的PAPR。由于FBMC重疊的時(shí)域結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)上相關(guān)的PAPR抑制技術(shù)不能直接應(yīng)用到FBMC系統(tǒng)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,一些針對(duì)FBMC系統(tǒng)新的PAPR抑制方法被提出。一是提出了采用隨機(jī)分配原型濾波器(RAPF)的方法去有效抑制PAPR;二是利用RAPF算法的優(yōu)點(diǎn),提出了RAPF算法和哈達(dá)瑪變換,RAPF算法和DFT擴(kuò)頻的兩個(gè)混合算法,進(jìn)一步降低了FBMC系統(tǒng)的PAPR;三是利用分層搜索和PAPR估計(jì)算法的思想,本文提出了FBMC系統(tǒng)中低復(fù)雜度的混合部分傳輸序列(H-PTS)算法,該算法在某些特定的情況下,可以把C-PTS算法復(fù)雜度降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。3、FBMC系統(tǒng)的信道估計(jì)是一個(gè)挑戰(zhàn)性的任務(wù)。特別是當(dāng)無(wú)線信道呈現(xiàn)時(shí)間選擇性或頻率選擇性的時(shí)候,FBMC系統(tǒng)的信道估計(jì)更復(fù)雜。為了提高FBMC系統(tǒng)信道估計(jì)的精度,利用聚類算法,本文解決FBMC系統(tǒng)中DFT的信道估計(jì)問(wèn)題。聚類算法精確地分離了最大時(shí)延內(nèi)信道系數(shù)里面的噪聲,從而提高了FBMC信道的估計(jì)精度。利用支持向量回歸,本文提出了AP-NCSVR算法,解決傳統(tǒng)信道插值方法精度不高的問(wèn)題�；诰垲惡椭С窒蛄繖C(jī)的信道估計(jì)精度都高于傳統(tǒng)的信道估計(jì)方法,但這是以增加復(fù)雜度為代價(jià)的。4、由于無(wú)線信道具有稀疏性,因此,FBMC系統(tǒng)中信道的估計(jì)可以作為一個(gè)壓縮感知問(wèn)題來(lái)研究。本文提出一種稀疏自適應(yīng)子空間追蹤(SASP)算法對(duì)FBMC系統(tǒng)進(jìn)行信道估計(jì)。對(duì)于SASP算法,本文發(fā)展了兩種新的AP-SASP和編碼的SASP算法來(lái)估計(jì)FBMC系統(tǒng)中的信道的頻域響應(yīng)(CFR)值。SASP算法可以準(zhǔn)確地估計(jì)雙選擇信道中的CFR值,并且利用SP算法的低復(fù)雜性降低了計(jì)算復(fù)雜度。與傳統(tǒng)的AP-OMP,AP-ROMP,編碼的正交匹配追蹤(OMP)和編碼的ROMP信道估計(jì)方法相比,AP-SASP和編碼的SASP方法可以獲得比傳統(tǒng)的AP-OMP、AP-ROMP、編碼的OMP和編碼的ROMP方法更好的BER性能。SASP算法的復(fù)雜度僅為傳統(tǒng)OMP、ROMP、CoSaMP算法的復(fù)雜度的90%。5、為了解決FBMC與MIMO相結(jié)合信號(hào)檢測(cè)的問(wèn)題,在哈達(dá)瑪編碼的MIMO-FBMC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本文分析了低頻率選擇性和中頻率選擇性場(chǎng)景的信號(hào)檢測(cè)問(wèn)題。最后,本文提出了一種正則化的SASP(RSASP)聯(lián)合迫零(ZF)的稀疏信號(hào)檢測(cè)算法。仿真結(jié)果分析表明RSASP和ROMP算法的BER性能優(yōu)于CoSaMP算法。另外,RSASP和ROMP算法幾乎具有相同的BER性能,但RSASP算法的復(fù)雜度低于ROMP算法。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 吳壘;降低FBMC/OQAM系統(tǒng)峰均值比的算法研究[D];重慶郵電大學(xué);2017年

2 張苗;GFDM無(wú)線通信系統(tǒng)的PAPR性能優(yōu)化算法研究[D];重慶郵電大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2740779