【摘要】：由于采用優(yōu)化的原型濾波響應,濾波器組多載波(Filter Bank Based Multicarrier,FBMC)的根本優(yōu)點在于其優(yōu)秀的頻譜密度集中(或等價為旁瓣抑制)特性。由于對用戶的同步要求較低,FBMC對于一些異步多用戶場景非常有吸引力,如蜂窩系統(tǒng)的上行傳輸和感知無線電。基于上述背景,本文首先分析并推導了FBMC系統(tǒng)的數(shù)學模型,并對FBMC系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù):同步技術(shù)、信道估計和峰均比(Peak-to-Average Power Radio,PAPR)抑制技術(shù)進行了研究分析。在符號定時同步技術(shù)上,分析了同步訓練結(jié)構(gòu)的生成方式,在信道估計技術(shù)上,分析了虛部固有干擾產(chǎn)生的原因,以及幾種抑制虛部干擾的方法。為了克服FBMC系統(tǒng)存在PAPR較高的問題,本文提出了一種多數(shù)據(jù)塊優(yōu)化的部分序列傳輸(Improved Partial Transmission Sequence,IPTS)與載波預留(Tone Reservation,TR)的聯(lián)合算法。根據(jù)FBMC符號的重疊特性,在傳統(tǒng)的PTS算法上進行多數(shù)據(jù)塊優(yōu)化,并結(jié)合新型相位因子,在不增加邊帶信息的條件下保證了較低的PAPR。最后聯(lián)合TR算法進一步抑制系統(tǒng)PAPR。通過理論分析和仿真實驗結(jié)果,驗證了IPTS-TR聯(lián)合算法具有更優(yōu)的PAPR的性能。其次,基于軟件無線電平臺完成FBMC發(fā)射機的搭建,分析研究GNU Radio軟件平臺,其中包括流圖和模塊的連接原理、自定義模塊的編寫和代碼的調(diào)試方法。設(shè)計發(fā)射機總體框架,基于GNU Radio對發(fā)射機的關(guān)鍵模塊進行設(shè)計與實現(xiàn)。最后,在對同步技術(shù)和信道估計的理論研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計一種可行的同步方案。該方案采用發(fā)射兩個相同的訓練序列進行符號定時同步,并且利用第二個訓練序列進行信道估計。設(shè)計FBMC接收機整體框架,通過軟件無線電平臺,對接收機整體進行設(shè)計實現(xiàn)。完成FBMC發(fā)射機和接收機的設(shè)計之后,從算法功能模塊的測試和系統(tǒng)總體性能進行測試分析,測試結(jié)果表明FBMC收發(fā)鏈路能實現(xiàn)物理層數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

圖 3.3 FM 廣播接收器 GRC 流圖GRC 流圖是由若干個模塊連接而成，每個模塊可自定義處理不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)流，每個流圖必須包含一個信源模塊和信宿模塊。GRC 流圖由信號處理模塊和模塊之間的數(shù)據(jù)流組成，模塊是由 C++語言編寫，實現(xiàn)數(shù)字信息的處理。而模塊與模塊之間連接以及整個流圖運行是通過 Python 語言編寫的。因此，C++和 Python之間的接口轉(zhuǎn)換需要一個工具來實現(xiàn)。簡化封裝和接口生成器(Simplified Wrapperand Interface Generator, SWIG)就是用來完成以上功能。表 3.1 列舉了幾條關(guān)于 GRC流圖的控制函數(shù)。表 3.1 GRC 流圖中控制函數(shù)控制函數(shù) 功能說明run() 運行 GRC 流圖，但是會自行停止start() 運行 GRC 流圖，不會自動停止stop() 停止正在運行的 GRC 流圖

ntu 16.04 版本，GRC 流圖采用 GNU Radio Companion 3.7.9 模塊所需的文件，在終端輸入命令：gr_modtoolnewmodadd下生成一個文件夾：add，該文件夾包括的子文件夾有 lib/、pyth/、docs/和 cmake/。開發(fā)者用 C++編寫的數(shù)字信息處理的源文include/是 API 接口頭文件，python/包括未安裝的測試單元塊，SWIG 完成 python 對 C++的調(diào)用，這其中需要一些指令放在 python/，模塊編寫完成后，對模塊進行描述和安裝，需件存放在 grc/。docs/文件夾中包含一些說明，如何從 C++文取文件的說明（使用 Doxygen 和 Sphinx 來完成），并確保碼中有效。當然，開發(fā)者可以添加自定義的文件在這里。cmak如何找到 GNU Radio 的庫等一些說明。步添加文件所需的文件模板，其創(chuàng)建的命令行如圖 3.4 所示：

第三步編寫 lib/中源文件和頭文件，首先編寫 add_impl.cc 源文件，修改構(gòu)造函數(shù) add_cc_impl()，其代碼段為：圖 3.5 構(gòu)造函數(shù)代碼段代碼中 gr_io_signature 是對模塊的輸入和輸出流進行說明，make()三個形參分別代表數(shù)據(jù)流的最小端口數(shù)、數(shù)據(jù)流的最大端口數(shù)和數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)類型。gr::bloc 中的第二個參數(shù)表示輸入流的定義，第三個參數(shù)表示輸出流的定義。修改 general_work()，該函數(shù)為線程的入口函數(shù)，其代碼段如圖 3.6 所示。

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本文編號：2803741