一种5G FBMC-16QAM抗干扰系统仿真研究

为了解决5G通信系统中存在的干扰问题,提出一种将多载波技术(FBMC)与正交幅度调制(QAM)技术相结合的方法,可以更好地解决相邻子载波干扰问题,并提高功率效率、降低带外衰减。进而设计一种基于5G FBMC系统的16QAM调制解调器,并通过星座图和FBMC-16QAM调制解调数据的误码率仿真曲线进行分析与比较,结果表明:随着信噪比的增加,误码率逐渐降低。此外,在信噪比相同的情况下,随着进制数的增加,误码率也逐渐增加。

FBMC/OQAM中基于离散粒子群优化的峰均比抑制方法

部分传输序列(Partial Transmit Sequence,PTS)是降低正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)的有效方法,但是PTS穷举法搜索最优解,使系统复杂度增加。针对这一缺点进行改进,提出了基于离散粒子群优化的部分传输序列(Partial Transmit Sequence based on Discrete Particle Swarm Optimization,PTS-DPSO)方法,并将其应用到基于偏移正交幅度调制的滤波器组多载波系统(Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,FBMC/OQAM)中。PTS-DPSO利用离散粒子群优化搜寻最优解,避免了系统复杂度的增加。通过仿真验证,PTS-DPSO可以有效抑制FBMC/OQAM系统过高的PAPR且误码率低。

FBMC-OQAM系统定时同步改进算法

针对具有偏移正交幅度调制的滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,FBMC-OQAM)系统中目前存在的定时同步算法问题,提出了一种改进的定时同步算法。该算法利用两个特殊设计的符号,将其连续通过FBMC-OQAM系统后在时域形成共轭对称特性的信号。与现有的算法相比,该算法增加了计算相关序列的长度,但减少了训练符号,还去除了高旁瓣带来的干扰。理论分析与仿真结果表明,改进算法具有更好的定时同步性能。

FBMC系统改进序列算法的定时同步技术

为提高滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier,FBMC)系统在低信噪比下的定时同步准确率和抗频偏性能,基于FBMC系统与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiple,OFDM)系统的相似性,对OFDM系统定时同步中的Park测度函数进行改进并引入到FBMC系统中。利用共轭对称结构能够提高定时精度和加权处理能够更好地抵抗频偏影响的特点设计同步序列,进行共轭对称和加权处理。仿真结果表明,基于改进序列的Park算法相较共轭对称序列的TR1算法,其信噪比提前3 dB达到了100%定时准确率,实现了低信噪比下的高精度定时同步,且具有更强的抗频偏性能;相较原Park算法,相同信噪比下,改进序列的Park算法的频偏均方差(Mean Square Error,MSE)也小于原Park算法的频偏MSE,抗频偏性能表现更优。

FBMC/OQAM系统部分置零编码辅助导频方案

FBMC/OQAM系统的正交性只在实数域上满足,存在固有虚部干扰问题,使得准确的信道估计十分困难,为解决固有虚部干扰对系统信道估计的影响,改善系统性能,因此对虚部干扰消除方案进行研究;依托FBMC/OQAM系统中基于干扰消除原理的现有方案,将现有方案中的邻域置零方案、辅助导频方案及编码方案融合均衡,提出一种部分置零编码辅助导频方案;理论分析表明,新提出的方案相较于原有方案在提高频谱利用率的同时,降低了峰均功率比和计算复杂度;通过进一步的系统仿真发现,在相同干扰计算域的前提下,新提出的方案在多径信道中的误比特率和最小均方误差均低于现有方案,具有一定的应用意义。

基于FBMC的滤波器组设计

FBMC滤波器多载波中的码间和子载波间的干扰是由邻近的子载波引起的,在高速运动的情况下,存在着频率选择性衰减和时选择性衰减的问题。文章所使用的多载波滤波器组FBMC技术,其旁瓣小,频谱效率高,抗选择性衰落性能好。文章以FBMC为例,介绍了基于FBMC中的原型滤波器和FBMC的基础架构的设计方法,为了消除FBMC滤波器组的固有干扰,并对其进行了深入的分析。

一种基于训练序列的FBMC/OQAM时频同步方法

针对符号定时偏差会严重影响偏移正交幅度调制的滤波器组多载波系统性能的问题,提出了一种改进的同步估计方法。方法采用了一种既能实现时间同步又能实现频率同步的数据辅助序列的特殊设计方法,有效提高了系统性能。首先,基于滤波器组多载波的系统模型,表明特殊设计的数据辅助序列具有共轭对称性。在此基础上,将设计的训练序列分为三部分,第1、2部分采用相同的训练序列,第3部分是在第1、2两个部分中间插入零值用来减少干扰,先利用训练序列的共轭对称性进行定时同步,再利用训练序列第一第二部分的相关性进行频率偏移的估计。在现有的算法基础上增加了相关序列长度和训练符号数,提高了定时同步精度,同时增加了频偏估计方法。经理论分析和仿真结果表明,在AWGN信道和瑞利信道下,本文提出的方法有更好的定时性能和更低的误码率。

基于VSCBOMP算法的FBMC/OQAM系统信道估计

偏移正交调制的滤波器组多载波(filter bank multi-carrier/offset quadrature amplitude modulation,FBMC/OQAM)相比于传统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统具有误码率低、频谱利用率高等优点,但目前较少有采用压缩感知方法来进行FBMC/OQAM的信道估计的研究。针对FBMC/OQAM系统提出基于变步长条件回溯正交匹配追踪(variable step-size conditional backtracking orthogonal matching pursuit,VSCBOMP)的信道估计算法。该算法在每次迭代过程中选择多个原子,当支撑集充满之后,利用回溯剔除相关性较差的原子。同时,加入了变步长的思想,提高了运算效率。在随后的稀疏随机信号恢复实验及FBMC/OQAM系统信道估计仿真实验中验证了该算法。仿真结果表明,该算法比传统的正交匹配追踪类算法运行时间短,亦能获得更高的估计精度。

基于FBMC信号的低截获雷达通信一体化波形设计

针对正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形方案中循环前缀引起的弱回波掩盖问题和敌方战场低截获概率问题,该文提出了基于滤波器组的多载波偏移正交幅度调制(FBMC-OQAM)的低截获雷达通信一体化波形设计方案。分别构建FBMC雷达通信一体化波形与目标检测概率、通信信道容量之间的数学模型,在保证一定系统雷达与通信性能的条件约束下,设计最小化系统总发射功率联合优化问题,优化各个子载波发射功率分配方案。该算法利用测量值和信道状态信息,对下一个脉冲的发射波形参数进行优化设计,实现自适应传输。此外,从平均模糊函数角度分析了FBMC作为雷达信号的可行性和优势。仿真结果表明,与等功率分配方案相比,该文提出的功率分配方案可有效降低一体化系统总发射功率,从而实现低截获性能,并且FBMC波形可有效降低循环前缀引起的距离旁瓣,提高雷达分辨率与信息速率。

优化离散导频的FBMC-LSTM信道估计算法

基于原型滤波器的FBMC通信系统,由于其原型滤波器的虚部干扰影响了系统信道估计的准确性.因此本文针对FBMC虚部干扰问题,结合通信系统记忆性的特点,并深入研究了块状导频、离散导频以及信道编码对FBMC-LSTM信道估计算法的影响,提出了一种基于优化离散导频的FBMC-LSTM信道估计算法,在Vehicular A(200km/h)、TDL-A(300ns)、Pedestrian A(10km/h)、WINNER等信道下进行仿真实验,结果表明,与其他算法相比,本文算法具有优越性.

基于索引调制的FBMC水声通信技术研究

针对传统多载波调制系统在水声通信中无法获得更优的频谱效率和误码率性能的问题,将索引调制引入到传统多载波FBMC系统中,提出了一种基于滤波器组多载波的索引调制(FBMC-IM)技术。该技术利用子载波索引来控制载波的激活,可灵活的调整静默子载波数和激活子载波数使系统具有更优的传输性能。解决了传统多载波调制系统在水声通信中性能较差的问题。最后在实测水声信道下进行仿真,仿真结果表明基于滤波器组多载波的索引调制(FBMC-IM)系统可以通过选择激活不同子载波数目来获得比传统多载波调制系统更优的频谱效率和误码率性能,证明了该方法的有效性。

一种基于预留子载波的CA-FBMC系统PAPR抑制算法（英文）

针对引入载波聚合的滤波器组多载波(carrier aggregation-filter bank multicarrier,CA-FBMC)调制系统峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)进一步升高的问题,基于预留子载波(tone reservation,TR)思想,提出一种适用于面向载波聚合的FBMC(filter bank multicarrier)系统降低PAPR的有效方法,利用分量载波间原有保护子载波充当预留子载波成分,结合时域信号剪切的处理方法,在不改变原有信号子载波有效输入数据的前提下,降低系统信号的PAPR。同时,由于重叠因子的存在,为克服系统符号重叠特性的影响,利用后向迭代的处理思想,对时域输出信号进行分组,针对每组信号分别进行迭代剪切处理,并将处理完成的信号进行后向叠加处理,从而避免符号重叠引发的峰值增生而导致PAPR回退的问题。仿真结果表明,该算法可在不影响系统基本传输性能的情况下有效降低系统的PAPR。

等效导频功率最大化的FBMC/OQAM系统导频结构设计

针对干扰近似估计(interference approximation method,IAM)算法中提高FBMC/OQAM系统信道估计性能方案中噪声对性能的影响较大的问题,通过对传统干扰近似估计—实时(interference approximation method-real,IAM-R)信道估计算法进行改进,提出了一种基于等效导频功率最小值最大化的导频设计信道估计方案。该算法在传统IAM-R算法的基础上,通过对两侧导频的重新设计,提高了等效导频的功率,进一步减小噪声对信道估计性能的影响。

基于压缩感知的FBMC/OQAM系统信道估计方法

在移动到移动传感网络中,利用无线信道的固有稀疏性,可将FBMC/OQAM系统信道估计作为一个压缩感知问题来研究,以提高系统频带利用率。首先,提出了一种新的基于Tanimoto系数的弱选择正则化正交匹配追踪(T-SWROMP)算法,以提高LS信道估计的精度。然后,分别用结合辅助导频和编码方法的T-SWROMP方法来估计FBMC/OQAM系统中的信道频率响应。仿真结果表明,所提方法比传统的SWOMP方法具有更低的复杂度。此外,其在双选择信道下比传统的OMP、SWOMP和ROMP方法具有更好的BER性能。

5G系统中低延时的FBMC调制方法

5G系统对带宽和时延提出了更高的要求,并采用新多址、新波形等关键技术。滤波器组多载波（FBMC）作为5G系统候选新波形之一,快速实现方法是当前研究热点。针对5G系统大带宽下采用IFFT＋PPN的FBMC调制方法带来的高延时,提出了一种满足5G系统低延时要求的宽带FBMC调制方法;该方法采用实虚分离处理技术把延时降到1/2,采用多通道处理技术把延时降低到通道数分之一,采用OQAM FBMC调制方式实现全速率传输,满足5G系统对宽带FBMC信号产生的高速率、低延时的要求,可用于5G系统物理层信号发生单元,以及5G测试的信号源中。

基于迭代的FBMC/OQAM系统IAM前导信道估计算法

FBMC/OQAM系统中传统的基于干扰近似(IAM)的信道估计算法存在导频开销过大,且计算复杂度高等问题;研究了一种新的IAM前导信道估计算法,该算法为增加导频功率采用一种新的三列导频结构,同时采用多次迭代方法获得精度更高的信道信息,来重构相邻子载波间和符号间干扰;理论分析和仿真结果表明,在ITU的车载信道环境和步行信道环境下,基于迭代的IAM前导信道估计算法在保持其传统信道估计方法性能即传输速率高且降低干扰的同时,有效地提高了数据传输速率且降低了计算复杂度。

基于谱线特征的OFDM与FBMC多载波波形识别

针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)和基于滤波器组的多载波(Filter Bank-based Multicarrier,FBMC)的调制识别进行研究。首先分析OFDM/FBMC子载波的二次方谱;接着通过建模得到各信号所对应的二次方谱表达式,得到各谱线的强度及位置;最后设置特征参数,在高斯噪声下完成OFDM/FBMC的调制识别。仿真结果表明,在较低信噪比下信号识别率仍较高。

基于索引调制的FBMC水声抗干扰通信技术研究

考虑到现实水声通信环境中存在非连续频带干扰导致系统的接收端误码率较高的问题,本文提出一种基于索引调制的FBMC水声抗干扰通信(filter bank multi-carrier with index modulation, FBMC-IM)技术研究方案。首先分析无干扰情况下,水声FBMC-IM通信系统误码率性能要优于传统FBMC系统。根据非连续频带干扰频率范围,对水声FBMC-IM系统的通信频带进行划分,使得与非连续频带干扰信号混叠部分的子载波静默,未受干扰的子载波保持活跃状态并承载通信信号,实现不连续的通信频带划分来规避干扰的影响。仿真实验结果表明,该方案明显降低了系统接收端的误码率,提高了系统的抗干扰能力。

交织子载波FBMC-IM水声通信系统的性能分析

针对现有基于滤波器组多载波的索引调制(FBMC-IM)系统在水声通信中无法获得更优误码率性能的问题,对FBMC-IM系统进行改进,提出一种基于滤波器组多载波的交织子载波索引调制系统(FBMC-ISIM)。该技术继承了基于滤波器组多载波调制系统(FBMC)和索引调制系统的优势,利用子载波索引控制载波的激活,灵活地调整静默子载波数和激活子载波数,同时通过联合设计,使承载数据符号的实载波按照交织子载波索引调制的方式进行数据映射,从而使同一子块的子载波信道衰弱不相关,大大降低了系统的误码率。在实测水声信道下进行仿真,仿真结果显示该技术在相同信噪比下比FBMC-IM系统的误码率更低,证明了该技术在水声信道中可以获得比FBMC-IM系统更优的误码率性能。

一种双原型近似完全重构FBMC-QAM系统的快速设计算法

针对直接设计算法的计算复杂度高的问题,提出了一种双原型近似完全重构(NPR)滤波器组多载波/正交幅度调制系统(FBMC-QAM)的快速设计算法。综合考虑系统的载波间干扰(ICI)、符号间干扰(ISI)和双原型滤波器的频率特性,将双原型滤波器的设计归结为一个无约束优化问题,进而采用双迭代机制求解。迭代中,利用矩阵求逆引理和块Toeplitz矩阵快速求逆算法,显著减小计算复杂度。仿真实验表明,本算法设计的FBMC-QAM系统具有良好的整体性能,适用于大规模系统的快速设计。