F-OFDM系統(tǒng)中子帶濾波器的設(shè)計及PAPR抑制方法的研究.pdf

1、近年來，隨著人們對高速率和高帶寬的無線通信網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增長，因此對第5代移動通信系統(tǒng)(The5th Generation Mobile Communication System，5G)提出了更高的要求。在4G長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)中被廣泛應(yīng)用的OFDM技術(shù)由于具有系統(tǒng)帶外輻射較大、峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)較高等缺點，使得它不適用于數(shù)據(jù)傳輸速率更高

2、的5G通信。為了解決上述問題，人們提出了基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用(Filtered-OFDM，F(xiàn)-OFDM)技術(shù)。F-OFDM技術(shù)除了具備傳統(tǒng)OFDM技術(shù)的優(yōu)點外，在系統(tǒng)頻譜泄漏的抑制方面有很好的表現(xiàn)，因此F-OFDM成為5G的候選的空口波形技術(shù)之一。論文針對F-OFDM系統(tǒng)中存在較大的帶外輻射和較高的峰均功率比問題，提出了使用Nuttall's Blackman-Harris窗設(shè)計的子帶濾波器以及基于限幅法和改進(jìn)的選擇性映射(Sel

3、ected mapping，SLM)算法結(jié)合的方法來分別改善上述兩個方面的性能。
　　首先，論文介紹了5G移動通信系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景、業(yè)務(wù)需求和動態(tài)空口技術(shù)的框架，并簡要分析了當(dāng)前比較熱門的幾種空口波形的研究現(xiàn)狀以及F-OFDM系統(tǒng)中子帶濾波器設(shè)計和降低峰均功率比方法的研究現(xiàn)狀。接著，論文討論了OFDM技術(shù)的基本原理和數(shù)學(xué)模型，并研究了F-OFDM技術(shù)的基本原理，歸納了F-OFDM技術(shù)的優(yōu)缺點。論文又簡單介紹了數(shù)字濾波器的原理，其

4、中重點介紹了FIR濾波器的特點、設(shè)計方法和設(shè)計步驟。
　　其次，針對F-OFDM系統(tǒng)中存在較大的帶外輻射的問題，提出將Nuttall's Blackman-Harris窗用于構(gòu)造F-OFDM系統(tǒng)中的FIR濾波器，以達(dá)到更好的抑制系統(tǒng)頻譜泄漏的目的，論文給出了具體的實現(xiàn)方法和步驟。通過MATLAB仿真在相同信號條件下經(jīng)過OFDM系統(tǒng)和F-OFDM系統(tǒng)的功率譜密度(Power Spectral Density,PSD)來分析對比系統(tǒng)性

5、能。仿真實驗結(jié)果驗證了添加濾波器能夠有效地抑制子帶頻譜的帶外輻射，從而使不同子帶之間只需要設(shè)置極低的保護(hù)間隔就能很好的抑制相鄰子帶間的干擾。
　　最后，針對F-OFDM系統(tǒng)中存在較高的峰均功率比的問題，提出一種將限幅法和改進(jìn)的SLM算法結(jié)合的方法以達(dá)到更好的降低PAPR的效果。首先介紹了OFDM系統(tǒng)中抑制系統(tǒng)峰均功率比的方法、定義和分布情況，并通過仿真驗證了F-OFDM系統(tǒng)中仍然存在較高的PAPR。隨后論文重點研究了減小F-OFD