广义频分复用系统峰均功率比抑制算法

为了降低广义频分复用系统存在着多载波系统中固有的高峰均功率比问题,本文提出了一种适用于广义频分复用系统的子载波抑制高峰均功率比算法。该算法以限幅法为基础,降低了系统的高峰均功率比,但与限幅法不同的是,该算法几乎不会对带外性能及误码率性能造成影响。由于子载波抑制高峰均功率比算法的峰均功率比抑制性能略差于限幅法,因此本文进一步提出将部分序列传输与子载波抑制高峰均功率比结合来进一步抑制系统高峰均功率比的算法。仿真表明:本文提出的算法的高峰均功率比抑制性能与限幅法相同,且不会对系统的带外与误码率性能造成影响。

广义频分复用通信系统抑制干扰技术

针对采用GFDM(Generalized Frequency Division Multiplex)多载波调制的移动通信系统中,非正交性引起的ICI(Inter Carrier Interference)、OOBE(Out of Band Emission)问题,以及在衰落信道条件下存在的时域、频域选择性衰落问题,提出了根据干扰信号能量预估值来调整原型滤波器参数以降低干扰的方法.在此基础上,采用结合了压缩感知的低复杂度预编码算法,在降低计算复杂度的同时能进一步提高频谱效率.使用Matlab软件搭建模型验证上述方法,仿真结果表明,采用上述降低干扰的方法可以将GFDM系统BER(Bit Error Rate)控制在较低水平.

基于深度学习的广义频分复用系统时频双选择信道估计

广义频分复用(GFDM)系统存在固有的子载波间干扰和子符号间干扰,在时频双选择信道下,会产生严重的导频污染现象,使基于导频的信道估计性能显著下降。为此,提出一种基于深度学习的GFDM系统信道估计框架,将离散导频位置处最小二乘信道估计值构成低分辨图像作为网络输入,利用深度残差网络恢复信道时频响应的高分辨图像,实现GFDM系统的信道估计。设计了基于深度残差网络的GFDM时频双选择信道估计算法的仿真系统,通过离线训练获得深度残差网络的最优参数。仿真结果表明,所提算法能够得到接近于最小均方误差信道估计的精度和误码率性能,并具有稳健的多普勒频移泛化能力。

广义频分复用与正交频分复用的比较

广义频分复用是德国5GNOW项目组提出的一种5G物理层解决方案,采用的是非矩形脉冲成型。首先对GFDM基本模型进行研究,指出其本质是DFT滤波器组,然后分别用DFT滤波器组实现OFDM和GFDM多载波调制系统,分析三者间的联系与区别,突出循环卷积降低GFDM计算复杂度的特点。从CP加入方式和原型滤波器两个方面对GFDM和OFDM进行比较,指出GFDM使用更少的CP,提高了频谱效率。最后通过实验仿真,对二者的原型滤波器频域响应性能和SER性能进行比较,强调非矩形滤波器有更好的频域响应性能,GFDM的SER性能较差是因为放弃了子载波的严格正交条件,导致子载波间干扰增大。

广义频分复用系统在电力线通信中的运用

在现有的电力线通信系统(Power Line Communication,PLC)中,正交频分复用(Orthogonal Frequency Divi-sion Multiplex,OFDM)由于能够有效地消除电力线系统中的脉冲噪声干扰、多径时延干扰和群时延干扰,已成为一种主要的技术手段。OFDM技术尽管具有上述优点,但却存在高峰值功率、循环前缀导致的频谱利用率受限等问题。相应地,与OFDM具有不同设计思路的、基于成形滤波器的广义频分复用系统(Generalized Frequency Division Multi-plex,GFDM)也就成为当前研究的热点。GFDM通过设计适合信道时延的成形滤波器,利用其时频聚焦性,可兼有抵抗字符间干扰(Inter Symbol Interference,ISI)和载波间干扰(Inter Carriers Interference,ICI)的能力,并可获得更高的频谱效率(无须循环前缀)。

双选择信道中的时间偏移广义频分复用通信

当信道存在时间-频率双选择性时,严重的子载波间干扰和子符号间干扰将导致广义频分复用(GFDM)系统性能显著下降。为此,该文提出一种时间偏移GFDM系统(TO-GFDM),通过对传统GFDM系统的原型滤波器进行时间偏移,来提高双选择信道下GFDM系统的性能。该文推导了GFDM信号在双选择信道中的平均信干比公式,并提出基于离散导频的联合迭代信道估计与符号检测算法,该算法利用信道估计器与串行干扰消除符号检测器之间的信息交换,逐步减小干扰信号,提高信道估计与符号检测的精度。理论分析与仿真实验结果表明,在双选择信道条件下,时间偏移GFDM比传统的GFDM具有更高的平均信干比和误码率性能;并且,联合迭代信道估计与符号检测算法能有效降低系统误码率。

基于快速卷积方法实现广义频分复用系统的研究

针对快速卷积方法实现广义频分复用系统进行了研究,包括系统结构、循环前缀和滤波器的设计。对系统的误符号、PAPR和复杂度分别进行仿真与分析,并且与传统的广义频分复用进行了对比。研究表明,快速卷积结构比传统结构有更好的误符号率性能和更低的PAPR。在一定条件下,其系统复杂度也会低于传统的广义频分复用系统。基于快速卷积的灵活性特点,快速卷积广义频分复用系统也具有很高的灵活性,通过调整重叠因子和抽取因子等参数,可以灵活改变系统的性能。选择合适的参数,可以使系统性能达到最优。

基于索引调制的广义频分复用技术

为了降低广义频分复用的信号干扰以提升系统性能,该文提出了基于交织子载波索引调制的广义频分复用传输技术,通过联合设计,使得发射数据符号的子载波均按照交织子载波索引调制的方式进行数据映射,改善了接收信号的平均欧氏距离,提升了接收端信号恢复的性能。仿真结果显示新系统在典型无线传输信道中能够获得比传统广义频分复用系统更加优越的误码率性能。

电力线通信系统中广义频分复用技术频域调制的应用与性能分析

正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)能够有效的消除电力线信道中的频率选择性干扰、脉冲噪声干扰以及多径时延等不良影响,已成为现有电力线通信系统(power line communication,PLC)物理层调制编码的主要技术手段。但OFDM技术仍存在因添加循环前缀(cyclic prefix,CP)导致的频谱利用率受限、高峰值功率比、严格正交性约束下的同步解调等问题。研究了一种广义频分复用技术(GFDM,generalized frequency division multiplex)在电力线通信中的低复杂度模型及其应用方案,采用非矩形脉冲成型滤波器组,降低了带外频谱泄露,通过数据帧中使用更少的CP,提高了频谱利用率。仿真结果表明,在正交性与同步解调要求较低的情况下,基于GFDM的PLC系统错误率(symbol error rate,SER)性能与正交的OFDM系统性能十分接近,且其带外功率泄露明显降低。

实部虚部索引广义频分复用多载波调制技术

为提高多载波调制的频谱效率,提出了一种名为实部虚部索引广义频分复用(generalized frequency division multiplexing with real and imaginary indices modulation,GFDM-RIIM)的新型多载波调制方案。该方案将广义频分复用(generalized frequency division multiplexing,GFDM)的子载波索引分为实部索引和虚部索引两部分,从而使系统可以携带更多的比特信息。给出了GFDM-RIIM的系统模型,并进行了复杂度分析、频谱效率分析和多径瑞利信道下的误比特率(bit error rate,BER)性能仿真。结果表明,所提方案的频谱效率和BER性能均优于现有的GFDM、索引调制广义频分复用、正交频分复用和滤波器组多载波方案。

结合SM-MIMO的广义频分复用系统分析及优化

针对采用5G候选多载波调制技术的广义频分复用(generalized frequency division multiplexing,GFDM)系统容量受限、检测复杂度高的问题,构建了结合空间调制(spatial modulation,SM)MIMO的GFDM系统,提出了天线组合寻优和信号检测改进方案;分析改进后的系统容量,对比了该系统使用改进的多段(modified multiple stage,MMS)检测算法与其他检测算法的计算复杂度和差错率。仿真结果表明,经过天线选择优化的系统在不同天线配置时均具有较大的遍历信道容量,使用改进的多段算法时计算复杂度较低,误符号率性能更优。

广义频分复用系统的滤波器参数估计和ICI消除研究

广义频分复用(GFDM)是一种新型非正交的多载波调制技术,针对GFDM系统发送端和接收端的成型滤波器参数严格匹配的要求,提出一种基于接收信号的成型滤波器参数自适应估计方法。对接收信号进行加窗和移动平均处理降低噪声影响,且与不同参数设置下滤波器频域响应的最小均方误差相比来估算接收端滤波器参数;引入基本串行干扰消除(单边)和双边干扰消除两种方法消除GFDM系统载波间的干扰(ICI),比较分析两种方法下滤波器参数的估计性能。结果表明,双边干扰消除方法下的滤波器参数估计性能更优,在高信噪比条件下参数估计正确率超过80%,误比特率性能达到10-4的精度,在复杂的信道条件下具有更高的灵活性。

结合广义频分复用的空间调制技术研究

详细介绍了一种5G候选调制技术,即联合广义频分复用的空间调制技术(SM-GFDM),由于空间调制技术作为一种特殊的多入多出MIMO系统,能够利用发送端的位置信息来携带一部分比特信息,与GFDM技术结合后能够利用多载波特性来提高频谱利用效率,同时能够将零散频谱加以利用,因此成为未来5G新型候选调制系统之一。

广义频分复用的多普勒频移适应能力分析

广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplex,GFDM)技术作为新的多载波技术,凭借其子载波非正交性、时频资源的灵活性等特点成为研究热点。为了抵抗空空数据链中目标高速移动导致的多普勒频移,首次将GFDM技术引入空空数据链中,对空空数据链下GFDM系统的多普勒进行性能分析,对比特出错概率(Bit Error Ratio,BER)进行性能仿真。结果表明,GFDM技术有对抗多普勒频偏的能力。

MIMO-OFDM广义空间信道频率响应间的相关性分析

多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)技术被普遍认为是宽带无线通信的一种最具前景的技术。以往的研究重点放在如何利用收发天线间的多路空间信道,该文首次提出混合天线信道与波束信道的广义空间信道这一新概念。在不增加天线数目的前提下,广义空间信道能够增加空间信道的数量。当独立多径数远大于阵元数时,广义空间信道频率响应间的相关性较小,因此能够使空频码(SFC)的分集、编码及复用增益得到提高,从而提高MIMO-OFDM系统的性能。

一种低复杂度的正交频分复用水声信道估计方法

高可靠性、低复杂度的信道估计是实现正交频分复用(OFDM)数据通信的必要前提。由于水声信道是时间、频率高度散射的信道,传统的基于维纳滤波的信道估计复杂度过高,参考无线信道的广义平稳非相关散射(WSSUS)模型,本文提出了一种基于最小均方误差(MMSE)准则的低复杂度OFDM水声信道估计方案,其运算复杂度明显降低,并被实际实验证明是可行、有效的。

基于压缩感知追踪算法的低计算量分组稀疏均衡方案

在广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)系统中,为了应对复杂的信道带来的符号间干扰,基于信道的稀疏特性,使用广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial,GMP)模型对均衡器输入信号进行非线性建模,进而提出了一种基于压缩感知追踪算法和分组数据模式的低计算量分组稀疏均衡方案。该方案中,为了适应复杂变化的信道,均衡过程中采用了分组数据模式,此外,利用分块矩阵求逆的原理,摒弃了复杂的矩阵求逆运算,在每步的循环中使用矩阵乘法进行迭代计算的方式对正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法及双正交匹配追踪(Double OMP,DOMP)算法进行了改进。仿真结果表明,此分组数据模式有效地改善了均衡效果,同时提出的改进算法在保证误符号率性能的前提下明显地降低了计算量,提升了运算速度。

基于WFRFT频谱预编码的GFDM系统性能优化方法

针对广义频分复用(GFDM)系统在实际应用中仍然面临着带外功率泄漏和峰均功率比较高的问题,通过深入分析频谱预编码GFDM系统功率谱特性,构建了一种基于加权分数傅里叶变换(WFRFT)的通用频谱预编码(SP)框架,提出了二维参数可调的WFRFT-SP-GFDM系统。通过参数的灵活配置,可使该WFRFT频谱预编码器逼近加权分数傅里叶变换矩阵,实现对带外功率和峰均功率比的精确控制。仿真结果表明,与GFDM和WFRFT-GFDM波形相比,WFRFT-SP-GFDM波形可以有效抑制系统带外功率泄漏,同时保持较好的峰均功率比和误码率性能。

一种改进的GFDM时频同步算法

针对广义频分复用(GFDM)系统对符号定时同步要求较高的问题,提出了一种新的基于前缀码的同步算法。在接收端,在获取粗略定时信息的基础上,利用前缀码前后两部分的相位差实现载波频偏估计,并对接收序列的频率偏移进行纠正,然后通过纠正后序列与已知发射前缀的互相关函数实现精确的符号定时估计。由于该前缀码具有共轭对称的特性,使其避免了"平顶效应"的出现。结合5G中低时延高可靠场景,在频率选择性信道中对其进行仿真,并通过均方误差对其性能进行了评估。理论分析及仿真结果表明,该算法相对于原算法具有更好的定时同步性能和更低的复杂度,提升了GFDM系统的整体性能。

GFDM系统中基于随机滤波器分配的降低PAPR算法

广义频分复用(GFDM)作为5G的备选波形,具有很多OFDM所没有的优点,但是依然具有较高的峰值平均功率比(PAPR)。从不同滤波器的相频特性不同入手,提出了一种新的降低GFDM系统PAPR的算法(RAF-GFDM)。该方法根据GFDM系统可以灵活选择滤波器结构的特点,通过对每路子载波随机分配不同的滤波器,调整信号叠加时的相位一致性,且不引起信号的畸变,从而有效抑制PAPR。理论分析和仿真结果证实,提出的算法在降低PAPR时没有增加额外的计算成本,且对误比特率(BER)几乎没有影响,因此具有更高的实际应用价值。