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。

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.

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。

Faster-than-Nyquist signaling based on filter bank multicarrier modulation with joint optimization

Multi-carrier faster-than-Nyquist(MFTN)can improve the spectrum efficiency(SE).In this paper,we first analyze the benefit of time frequency packing MFTN(TFP-MFTN).Then,we propose an efficient digital implementation for TFP-MFTN based on filter bank multicarrier modulation.The time frequency packing ratio pair in our proposed implementation scheme is optimized with the SE criterion.Next,the joint optimization for the coded modulation MFTN based on extrinsic information transfer(EXIT)chart is performed.The Monte-Carlo simulations are carried out to verify performance gain of the joint inner and outer code optimization.Simulation results demonstrate that the TFPMFTN has a 0.8 dB and 0.9 dB gain comparing to time packing MFTN(TP-MFTN)and higher order Nyquist at same SE,respectively;the TFP-MFTN with optimized low density parity check(LDPC)code has a 2.9 dB gain comparing to that with digital video broadcasting(DVB)LDPC.Compared with previous work on TFP-MFTN(SE=1.55 bit/s/Hz),the SE of our work is improved by 29%and our work has a 4.1 dB gain at BER=1×10^(-5).

一种基于FBMC-OQAM干扰抑制的功率资源分配新算法

基于FBMC-OQAM(filter bank multicarrier-offset quadrature amplitude modulation)的多用户频谱共享的认知无线电网络中的资源分配问题,在此提出了一种干扰抑制的功率资源分配算法(powerresource allocation algorithm,PAA).引入跨层干扰限制来保护网络中的次用户免受过多的干扰.引入虚拟队列的概念,将多用户争用信道资源导致的额外分组时延转化为在信道对应的虚拟队列中的排队时延.该算法以系统能效为目标函数、以时延和传输功率为约束条件,提出一个非线性约束下的非线性分式规划问题.设计了一种迭代算法,先通过一些变换将分式目标函数变为多项式形式,降低其实现难度后迭代求其全局最优解.此外设计了一种次优算法,以部分性能换取更低的计算复杂度.经实验仿真对比,最优算法具有高性能,次优算法在低计算复杂度的基础上具有较高性能,2种算法均具有很好的实用价值.

基于脉冲成型的降低FBMC系统峰均比方法

针对滤波器组多载波(FBMC:Filter Bank MultiCarrier)系统峰均比(PAPR:Peak to Average Power Ra-tion)较高的问题,基于FBMC系统中原型滤波器及其多项结构,借鉴正交频分复用(OFDM:Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing)降低峰均比方法,提出一种基于脉冲成型(PS:Pulse Shaping)技术的降低FB-MC系统峰均比的方法。该方法在综合滤波器S/P(Serial to Parallel)后添加频率加权,实现了时域的循环位移,从而达到降低峰均比的目的。仿真结果表明,在FBMC系统中引入PS技术后,峰均比有明显下降。

降低FBMC/OQAM峰均比的联合算法

为克服FBMC/OQAM系统存在峰均比(PAPR)较高的问题,提出一种多数据块优化的部分序列传输(IPTS)与载波预留(TR)联合的算法。根据FBMC/OQAM符号的重叠特性,在传统的PTS算法上进行多数据块优化,结合新型相位因子,在不增加边带信息的条件下保证较低的PAPR,联合载波预留(TR)算法进一步抑制系统PAPR。理论分析和仿真实验结果表明,IPTS-TR联合算法具有更优的PAPR性能。

功率优化的FBMC/OQAM信道估计算法

针对多径条件下,FBMC/OQAM系统采用分散式导频结构的信道估计算法存在导频功率开销过大的问题,提出一种基于双导频的功率优化信道估计算法(DDP with FFT)。在传统双导频信道估计(DDP)的基础上,主动引入相位模糊,降低传输导频对的功率消耗,利用多径信道能量集中的特点,对引入的相位模糊进行估计,进一步保证信道估计准确度。理论分析和仿真结果表明,提出的优化算法可以有效降低导频功率开销,实现高精度信道估计性能。

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。

FBMC/OQAM系统中无边带信息的色散选择性映射方法

色散选择性映射(dispersive selected mapping,DSLM)是降低基于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)系统峰均比(peak to average power ratio,PAPR)的技术,但是该方法需要传输额外比特边带信息(side information,SI)。为了抑制FBMC/OQAM系统的PAPR,提高系统的频谱利用率,在DSLM的基础上,提出了一种无边带信息的色散选择性映射(without side information of DSLM,W-DSLM)方法。W-DSLM通过在相位序列中挑选特定的位置,并插入模值大于1的扩展因子对相位序列进行改进,然后利用扩展因子与相邻位置的能量差,在接收端得到最优相位序列,从而恢复出传输的符号。扩展因子的插入避免了边带信息的传输,因此能够有效提高系统的频谱效率。仿真结果验证了该方法的有效性。

双选信道下一种基于混沌交织的FBMC系统

高速移动环境下,无线信道具有时频双选性衰落的特性,使得滤波器组多载波(Filter Bank Multi-carrier,FBMC)系统产生长突发差错。将一种基于Baker映射的混沌交织算法应用在滤波器组多载波系统中,根据混沌密钥对发送数据进行分块和重新排列,按照Baker映射规则完成数据交织。此方法可以将长突发差错变为单突发差错,结合卷积编码能有效地纠正双选信道产生的长突发差错。仿真结果表明,在双选择信道中,基于混沌交织的滤波器组多载波系统误比特率性能优于传统基于块交织的滤波器组多载波系统。

基于凸优化的MIMO-FBMC系统峰均比抑制方法

目前,多载波滤波器组(filter bank multi-carrier,FBMC)因其良好的性能,成为5G通信中重要的调制方式。为了提高移动通信的质量和速率,采取了将多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)技术和FBMC技术相结合。首先,建立多串流传输模型和共轭数据结构,分析数据流、天线数和预编码矩阵之间的关系。然后,研究系统的峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR),用凸优化模型对PAPR降低问题进行简化。最后,用快速迭代收缩门槛算法(fast iterative truncation algorithm,FITRA)求解凸优化问题。仿真结果表明,该方法在频率选择性衰落信道中有着优异的PAPR性能,误码率性能良好。

基于训练序列的FBMC系统符号定时同步改进算法

为了提高传统滤波器组多载波(FBMC)系统符号定时同步算法的精确度,提出了一种新的基于训练序列的符号定时估计算法。该算法考虑了噪声因素对定时性能的影响,通过对训练符号重复延迟特性的分析,运用最小二乘法实现了较高精度的同步定时估计。理论分析和仿真结果表明,该算法的性能优于现有算法。

基于gOMP算法的FBMC水声通信信道估计方法

传统基于训练序列及块状导频结构的滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier,FBMC)信道估计方法花费额外的频谱资源,这在频谱资源较为紧张的水声通信环境中具有一定的局限性。针对这一问题并结合水声信道稀疏性的特点,文章提出了一种基于压缩感知的离散导频结构FBMC信道估计方法。首先基于等效导频能量最大化的思想,设计了一种新的离散导频结构来解决FBMC系统信道估计时存在的固有虚部干扰问题;然后配合该结构,提取出导频处的接收信息并利用重构效果优良的压缩感知gOMP算法对水声信道进行重构。该方法在保证水声信道估计精度的同时有效提高了FBMC系统的频谱利用率,改善了水声通信的性能。仿真结果表明,文中所提方法相较于传统方法在估计精度和频谱利用率方面具有一定的优越性。

基于深度神经网络的水声FBMC通信信号检测方法

针对传统水声滤波器组多载波(Filter Bank Multi-Carrier,FBMC)通信接收端需经过信道估计和均衡才可恢复出发送符号,系统复杂度高且信道估计精度不佳等问题。文章将深度神经网络融入到水声多载波通信当中,提出一种基于深度神经网络的水声FBMC信号检测方法。在训练阶段通过大量的数据迭代、调试超参数和优化算法来改善深度神经网络参数,使其具有预期的估计效果。利用训练完成的深度神经网络模型取代传统FBMC通信系统接收端的信道估计、均衡等模块,自适应地学习水声信道状态信息,同时避免了固有的虚部干扰影响。在测试阶段直接将频域序列作为网络的输入来预测发送的二进制序列,仿真结果表明所提出的基于深度神经网络的FBMC信号检测方法相比传统信道估计算法有更好的误码率性能。

降低FBMC-OQAM峰均值比的低复杂度PTS算法

针对滤波器组多载波/正交幅度调制(FBMC-OQAM)系统中,功率峰均值比(PAPR)过高且传统抑制方法复杂度过高难以实现的问题,提出了一种应用在FBMC-OQAM系统中的新的抑制方法。首先,在传统部分传输序列(PTS)方法的基础上根据系统特性进行改进,得到迭代PTS(IPTS)算法,较传统PTS算法计算复杂度有明显降低;其次,将IPTS算法与限幅(Clipping)算法相结合,作为一种新的IPTS-Clipping联合算法应用在FBMC-OQAM系统中,该算法先利用IPTS算法对FBMC信号进行处理,再利用限幅方法进一步抑制系统的PAPR。理论分析和仿真实验结果表明,与传统PTS算法相比,所提算法减少了约70%的计算次数,当累计分布函数CCDF为10-3时,所提算法的PAPR值较原始信号降低了约48.5%,较PTS算法降低了33%,抑制效果明显优于其他方法。所提算法不仅能够显著抑制FBMC系统的PAPR,同时复杂度远低于其他原始算法,具有十分良好的性能。

水下FBMC系统的离散导频信道估计技术研究

水下环境的复杂性对水声通信带来挑战,一般通过优化信道估计技术来实现水下通信的高速率、可靠性传输。将滤波器组多载波/交错正交幅度调制(filter bank based multicarrier/offset quadrature amplitude modulation, FBMC/OQAM)技术引入水下,研究FBMC/OQAM系统中信道估计技术,并对离散导频信道估计算法进行重点研究。分析了不同信道影响下离散导频信道估计的性能,并针对辅助导频法额外功率消耗过高的问题进行改进,提出一种改进的辅助导频方法(improved auxiliary pilot method, IAP),降低功率消耗的同时又提高了估计性能。理论分析和水下仿真结果表明,IAP算法是水声通信实际应用中较好的选择。