5G通信上行鏈路中的濾波器組多載技術(shù)研究.pdf

1、5G通信的迅速發(fā)展和場景的多樣化對上行通信鏈路的傳輸提出了更高的要求:希望能夠?qū)崿F(xiàn)更多設備之間的隨時隨地的互聯(lián)、獲得更快的數(shù)據(jù)速率、達到更高的系統(tǒng)容量、消耗更小的終端功耗以及具有更低的傳輸時延等。正交頻分復用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)因?qū)ν揭蟾?、旁瓣大和頻譜資源利用率較低等限制已不能滿足5G通信的新需求。濾波器組多載波技術(shù)（Filter Bank Multi

2、carrier，F(xiàn)BMC）是5G物理層研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，作為一種非正交波形技術(shù)，它具有頻譜效率高、旁瓣小和時頻聚焦性好等特點。
　　目前，5G應用的波形技術(shù)仍沒有定論，評判新波形技術(shù)需要考慮的因素亦呈多樣性;FBMC在5G上行鏈路的研究仍處于理論研究階段，F(xiàn)BMC在該場景下性能缺乏完整的鏈路級仿真的驗證;針對多用戶傳輸中存在的時頻異步的問題，F(xiàn)BMC對同步誤差的魯棒性能仍缺乏充分驗證;FBMC應用于上行鏈路時，抑制其高峰均功率比

3、(Peak to Average Power Ratio，PAPR)的方案目前有多種，但各種方案的有效性和復雜度仍有待評估。針對以上情況，本文通過搭建MATLAB鏈路級仿真平臺對FBMC進行仿真，其中主要工作和具體貢獻如下:
　　(1)分析FBMC的發(fā)射機和接收機原理，并推導基于奈奎斯特原理的原型濾波器的定義式，分析滾降因子對濾波器的時頻聚焦特性的影響，進而得出使用PHYDYAS原型濾波器的優(yōu)勢。分析FBMC和OFDM的功率譜密度

4、，PHYDYAS濾波器組的應用能夠有效的減小發(fā)射機帶外功率泄露。
　　(2)研究FBMC在同步傳輸場景下的多種性能，首先本文對FBMC和OFDM系統(tǒng)的復雜度進行理論的推導和仿真驗證，因為計算復雜度會導致更高的硬件要求和更長的通信時延，因此我們研究重疊因子和傅里葉變換點數(shù)對FBMC計算復雜度的影響。進而基于譜效率和時間效率的理論推導，分析FBMC與OFDM的性能差異性，并得出二者對不同長度的數(shù)據(jù)包的適用性。最后分析應用不同調(diào)制階數(shù)的

5、兩種波形技術(shù)對上行通信系統(tǒng)誤塊概率和吞吐量的影響。
　　(3)對5G上行多用戶異步場景進行建模，分別研究符號偏差和頻率偏差對通信系統(tǒng)的影響，定量分析FBMC對同步誤差的魯棒性。分析相鄰用戶間的保護帶寬對通信系統(tǒng)的影響，時頻聚焦性較好的原型濾波器有助于減小保護子載波的開銷且有效提高頻譜資源的利用率。
　　(4)基于兩種已有的PAPR抑制方案——即基于離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)