5G新型多載波FBMC關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)作為第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有很多優(yōu)越的性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)今的各類通信系統(tǒng)中。但是OFDM技術(shù)也存在很多缺點，矩形濾波器的使用帶來了很高的帶外泄漏，循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，CP)的引入導(dǎo)致了頻譜效率的降低，而且OFDM系統(tǒng)接收端解調(diào)要求子載波保持正交性。因此，在第五代移動通信系統(tǒng)(5G)中，

2、新型多載波技術(shù)的研究成了很多研究關(guān)注的重點。
　　濾波器組多載波(Filter Bank Multicarrier，F(xiàn)BMC)技術(shù)由于采用了新的原型濾波器，具有良好的時頻域聚焦性，被認(rèn)為是一種可能取代OFDM技術(shù)成為5G傳輸多載波的合適方案。通過采用性能優(yōu)良的原型濾波器，F(xiàn)BMC系統(tǒng)具有很低的帶外輻射，同時不再需要循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，提高了系統(tǒng)的頻譜效率。此外，F(xiàn)BMC系統(tǒng)具有很強的抗載波間干擾(Inter Carrier In

3、terference，ICI)和符號間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)能力。
　　在FBMC技術(shù)的研究中，本文首先研究了以O(shè)FDM系統(tǒng)為代表的多載波調(diào)制系統(tǒng)的基本原理和技術(shù)特點，論述了當(dāng)前5G新型多載波技術(shù)的研究工作。針對濾波器組多載波調(diào)制系統(tǒng)，詳細(xì)分析了FBMC技術(shù)的基本原理和特點，并介紹了常用的三種FBMC實現(xiàn)方法。
　　針對FBMC系統(tǒng)的原型濾波器設(shè)計問題，本文研究了原型濾波器的設(shè)計方

4、法，包括頻率取樣技術(shù)、時域加窗技術(shù)和直接優(yōu)化濾波器系數(shù)技術(shù)，研究了常見的原型濾波器的原理和性能。本文采用直接優(yōu)化濾波器系數(shù)技術(shù)，設(shè)計了一種新的原型濾波器。根據(jù)最小阻帶能量準(zhǔn)則，最小化原型濾波器的阻帶能量，將載波間和符號間的干擾限制在一定范圍內(nèi)，同時滿足濾波器設(shè)計的對稱和奈奎斯特條件，構(gòu)造數(shù)學(xué)優(yōu)化問題。通過非線性優(yōu)化方法解出原型濾波器系數(shù)，得到設(shè)計的原型濾波器。模擬仿真證明了本文設(shè)計的原型濾波器相比于參考濾波器的性能提升。
　　針對

5、FBMC系統(tǒng)的高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)問題，本文研究了多載波系統(tǒng)的峰均功率比和常用的峰均功率比降低方法，分析了各種方法的實現(xiàn)過程和技術(shù)特點。為了降低FBMC系統(tǒng)中的峰均功率比，提出了一種改進(jìn)雙層部分傳輸序列(Improved Bilayer Partial Transmit Sequence，IBPTS)算法。該算法基于傳統(tǒng)部分傳輸序列PTS的思想，考慮了FBMC信號的重疊特性，降