快速卷積多載波傳輸方法研究.pdf

1、隨著無線業(yè)務需求的快速增長，第五代移動通信系統(tǒng)研究正全面進行。近年來，濾波器組多載波(Filter Bank Multi-Carrier，F(xiàn)BMC)、廣義頻分復用(Generalized Frequency Division Multiplexing，GFDM)、通用濾波多載波(Universal Filtered Multi-Carrier，UFMC)和快速卷積多載波(Fast Convolution Multi-Carrier，F(xiàn)C

2、MC)等多載波技術獲得廣泛關注，是5G的關鍵技術之一。其中FCMC因在概念上具有配置高度靈活、實現(xiàn)復雜度低的優(yōu)勢，具有很大的應用價值。本文圍繞FCMC的幾個核心問題展開研究。
　　首先，對FCMC傳輸方法進行建模和分析，建立了FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號模型。從因果FIR濾波器的快速卷積實現(xiàn)入手，對其進行矢量化建模，而后拓展至插值濾波器和抽取濾波器的快速卷積實現(xiàn)，進而提出FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號模型，為后續(xù)研究奠定了堅實的基礎。基于此

3、模型，給出了較完整的FCMC系統(tǒng)結構。通過理論分析和仿真比較，從計算復雜度、信號重建誤差、功率譜、峰均比等角度，闡述了該系統(tǒng)的特點和應用價值。
　　接著，基于所建立的矢量信號模型，圍繞FCMC接收機復雜度問題，對均衡方法展開研究，提出了FCMC頻域單點均衡方法。從最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error，MMSE)均衡的概念出發(fā)，給出了基于快速卷積結構的MMSE均衡方法。其不依賴CP的使用，因此能夠處理沒有

4、任何幀結構的碼流，同時有利于提高頻譜效率。通過參數(shù)匹配，可將該均衡方法用于多載波系統(tǒng)。為進一步降低該方法的計算復雜度，深入挖掘了FCMC系統(tǒng)中等效信道矩陣的漸進性質，證明了Toeplitz矩陣可以被DFT矩陣漸進對角化，由此FCMC頻域均衡器系數(shù)矩陣在FFT點數(shù)足夠大時可近似為對角陣。綜合上述結論，提出了FCMC頻域單點均衡方法，該方法不依賴CP且計算復雜度與CP-OFDM均衡器相同。仿真結果表明，F(xiàn)CMC頻域單點均衡方法較MMSE均衡

5、方法在誤比特率性能上無顯著差異，且與CP-OFDM系統(tǒng)下的MMSE均衡誤比特率性能相當。
　　然后，對FCMC導頻設計和信道估計問題開展研究，提出了FCMC頻域信道低復雜度估計方法。首先明確了采用訓練序列進行信道估計的思路。接著從頻域導頻和時域導頻兩個角度，分別推導出LS和MMSE兩種信道估計器的表達式。由于直接插入頻域導頻對FCMC已調信號功率譜有嚴重影響，故采用時域導頻進行信道估計。通過對估計結果進行時域降噪再轉換回頻域的方法