5G新型多載波FBMC關鍵技術研究.pdf

1、正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術作為第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的關鍵技術之一，具有很多優(yōu)越的性能，廣泛應用于現(xiàn)今的各類通信系統(tǒng)中。但是OFDM技術也存在很多缺點，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)的引入導致了頻譜效率的降低，而且OFDM系統(tǒng)接收端解調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、新型多載波技術的研究成了很多研究關注的重點。
　　濾波器組多載波(Filter Bank Multicarrier，F(xiàn)BMC)技術由于采用了新的原型濾波器，具有良好的時頻域聚焦性，被認為是一種可能取代OFDM技術成為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技術的研究中，本文首先研究了以OFDM系統(tǒng)為代表的多載波調制系統(tǒng)的基本原理和技術特點，論述了當前5G新型多載波技術的研究工作。針對濾波器組多載波調制系統(tǒng)，詳細分析了FBMC技術的基本原理和特點，并介紹了常用的三種FBMC實現(xiàn)方法。
　　針對FBMC系統(tǒng)的原型濾波器設計問題，本文研究了原型濾波器的設計方

4、法，包括頻率取樣技術、時域加窗技術和直接優(yōu)化濾波器系數(shù)技術，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，設計了一種新的原型濾波器。根據(jù)最小阻帶能量準則，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，同時滿足濾波器設計的對稱和奈奎斯特條件，構造數(shù)學優(yōu)化問題。通過非線性優(yōu)化方法解出原型濾波器系數(shù)，得到設計的原型濾波器。模擬仿真證明了本文設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)過程和技術特點。為了降低FBMC系統(tǒng)中的峰均功率比，提出了一種改進雙層部分傳輸序列(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