本文關(guān)鍵詞：新一代濾波器多載波調(diào)制技術(shù)研究：Filtered-OFDM信號設(shè)計與接收處理

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【摘要】：基于濾波器組的多載波調(diào)制是一種可以提高頻譜利用率和降低能量消耗的技術(shù),可以克服正交頻分復(fù)用需要較寬保護頻帶的缺陷。第五代無線通信系統(tǒng)(the 5th generation mobile communication system,5G)面臨著多種多樣的應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)需求的挑戰(zhàn),新波形要能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的應(yīng)用場景,并能滿足多種多樣的業(yè)務(wù)需求。現(xiàn)在被認為是5G候選波形的包括基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用技術(shù)(filtered-OFDM,f-OFDM)1,濾波器組多載波技術(shù),通用的濾波多載波技術(shù)等。f-OFDM作為候選波形之一,將在本論文中重點討論研究。本文的研究重點為:1)f-OFDM系統(tǒng)中子帶濾波器的設(shè)計及子帶濾波實現(xiàn)過程;2)f-OFDM系統(tǒng)的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)抑制算法;3)f-OFDM波形的時頻域效率分析;4)針對發(fā)端限幅引入的非線性失真而設(shè)計的次優(yōu)接收算法。本文的主要內(nèi)容如下所述:第一章概述了下一代無線通信系統(tǒng)的主要場景業(yè)務(wù)需求和動態(tài)空口技術(shù)的構(gòu)架設(shè)計,并簡要介紹了幾種候選波形的研究現(xiàn)狀,指出了本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。第二章分析了f-OFDM發(fā)射端的結(jié)構(gòu)特點。在研究子帶濾波器設(shè)計的基礎(chǔ)上,分析比較了實現(xiàn)子帶濾波的兩種方法:時域濾波和頻域濾波。提出了一種適用于f-OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制算法。以誤碼率為性能指標(biāo),在擴展行人信道的環(huán)境中采用不同調(diào)制方式進行了仿真驗證。與傳統(tǒng)OFDM的比較結(jié)果表明了f-OFDM系統(tǒng)能夠很好地支持異步傳輸,并通過仿真驗證了PAPR抑制算法的有效性。第三章介紹了f-OFDM的接收端結(jié)構(gòu),接收端的子帶匹配濾波接收可消除其他子帶信號的影響。分析對比了幾種候選波形的時頻效率,表明在子帶參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的前提下,f-OFDM系統(tǒng)可達到很高的時頻效率。同時,針對發(fā)送端的限幅濾波操作使用了次優(yōu)接收機來提高系統(tǒng)性能。以誤碼率為性能指標(biāo),在擴展典型城市信道的環(huán)境中,仿真驗證不同數(shù)目保護子載波對子帶信號的影響。仿真結(jié)果表明,f-OFDM系統(tǒng)中使用很少的保護子載波就可消除子帶間干擾,可很好地提高頻譜利用率;并且次優(yōu)接收機可利用限幅引入的非線性失真來提高系統(tǒng)性能。第四章根據(jù)前面兩章介紹的f-OFDM系統(tǒng)發(fā)射端和接收端結(jié)構(gòu),使用通用軟件無線電外設(shè)平臺(Universal Software Radio Peripheral,USRP)搭建了單發(fā)單收的f-OFDM系統(tǒng),驗證了系統(tǒng)的實際可行性,并介紹了鏈路系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵模塊。通過頻譜儀對USRP發(fā)送信號的測量,對比了f-OFDM與OFDM的頻譜特性,驗證了f-OFDM系統(tǒng)在頻譜效率方面的優(yōu)勢。同時,在實驗室虛擬儀器工程平臺(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,Lab VIEW)中的仿真結(jié)果表明采用限幅濾波法可有效地抑制發(fā)送信號的PAPR。第五章對本論文的工作進行了總結(jié),并探討了為使f-OFDM更好地運用到5G系統(tǒng)中需要進一步研究的問題。
【關(guān)鍵詞】：第五代移動通信 正交頻分復(fù)用 基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用 通用軟件無線電外設(shè)平臺
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 縮略詞表14-16
• 數(shù)學(xué)符號表16-17
• 第一章 緒論17-26
• 1.1 研究背景及現(xiàn)狀17-19
• 1.2 研究現(xiàn)狀19-24
• 1.2.1 FBMC研究現(xiàn)狀19
• 1.2.2 UFMC研究現(xiàn)狀19-21
• 1.2.3 filtered-OFDM研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3 主要貢獻及章節(jié)安排24-26
• 第二章 filtered-OFDM發(fā)射端研究26-50
• 2.1 引言26-27
• 2.2 filtered-OFDM發(fā)射端模型27-36
• 2.2.1 filtered-OFDM發(fā)射端濾波過程30-36
• 2.3 filtered-OFDM系統(tǒng)中的PAPR抑制研究36-43
• 2.3.1 filtered-OFDM系統(tǒng)的高PAPR問題36-39
• 2.3.2 基于限幅法的filtered-OFDM系統(tǒng)PAPR抑制39-43
• 2.4 性能仿真與結(jié)果分析43-49
• 2.5 本章小結(jié)49-50
• 第三章 filtered-OFDM接收端研究50-72
• 3.1 引言50
• 3.2 filtered-OFDM接收端模型50-53
• 3.3 filtered-OFDM波形的時頻效率53-59
• 3.3.1 時域效率54-57
• 3.3.2 頻域效率57-59
• 3.4 filtered-OFDM中接收機的設(shè)計59-65
• 3.5 性能仿真與結(jié)果分析65-70
• 3.6 本章小結(jié)70-72
• 第四章 filtered-OFDM的硬件實現(xiàn)72-81
• 4.1 引言72
• 4.2 filtered-OFDM發(fā)射端的USRP實現(xiàn)72-75
• 4.3 filtered-OFDM接收端的USRP實現(xiàn)75-78
• 4.4 性能仿真與結(jié)果分析78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第五章 全文總結(jié)81-83
• 5.1 本文貢獻81
• 5.2 未來研究方向81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-88
• 個人簡歷88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目及研究成果89-90

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