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。

一种降低FBMC-OQAM系统PAPR的ASSABC-PTS算法

针对滤波器组多载波-偏移正交幅度调制技术(Filter Bank Multicarrier-Offset Quadrature Amplitude Modulation,FBMC-OQAM)存在峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)过高的问题,以及传统部分传输序列(Partial Transfer Sequence,PTS)算法对PAPR抑制效果不明显,提出了一种新的基于自适应搜索策略的人工蜂群部分传输序列算法(Adaptive Search Strategy Based Artifical Bee Colony PTS,ASSABC-PTS)。首先,根据FBMC-OQAM系统特性,利用传统PTS算法对系统进行初步优化,以降低FBMC-OQAM系统的PAPR;然后,针对PTS算法中存在的计算复杂度问题,引入人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法进行优化;最后,在ABC算法中引入自适应搜索策略提升算法的局部寻优能力,加快ABC算法的收敛速度和搜索精度。仿真实验表明,ASSABC-PTS在有效降低系统算法复杂度的同时,也极大降低了FBMC-OQAM系统的峰均功率比。

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。

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.

一种低复杂度的降低FBMC系统PAPR的PTS方法

滤波器组多载波技术(Filter Bank Multicarrier, FBMC)具有高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)的问题,部分传输序列(Partial Transfer Sequence, PTS)是一种常用降低方法。提出一种基于多种群文化遗传算法(Multi-population Cultural Genetic Algorithm, MCGA)的改进分段PTS(Improved Segmental PTS,ISPTS)方法来降低PAPR。在传统分段PTS的方法基础上利用惩罚因子减少需要优化的段避免无效优化。利用MCGA进行相位因子搜索,减少了算法复杂度。仿真结果验证了该算法的优越性。

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。

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.

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。

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。

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。

面向载波聚合的FBMC系统多频偏联合估计

针对面向载波聚合的滤波器组多载波(filter bank multicarrier,FBMC)系统中所存在的多频偏问题,提出一种适用于该系统的多频偏联合估计方法。根据FBMC系统符号重叠特性,每个分量载波上均采用训练序列构造周期性输出信号区间,依据多重信号特征分解理论,对输出信号区间协方差矩阵进行特征分解,通过构造频偏谱函数并进行峰值搜索得到多个频偏估计值,结合互相关函数完成多个频偏估计值分配过程。仿真结果表明,采用所提算法总体上可以将频偏估计的均方根误差控制在10-3左右。因此,该算法可以有效解决面向载波聚合的FBMC系统多频偏估计问题。

面向载波聚合的FBMC系统PAPR抑制算法研究

针对面向载波聚合的滤波器组多载波(FBMC)调制系统PAPR过高问题,提出一种适用于面向载波聚合的FBMC系统降低PAPR的有效方法。基于预留子载波思想,利用分量载波间的保护间隔充当预留子载波成分,结合时域信号剪切的实现方法,降低信号峰均功率比。同时为克服FBMC系统符号重叠特性的影响,利用后向迭代的实现思想,避免符号重叠引发的峰值再生而引发峰均比回升的问题。仿真结果表明算法可以在不影响系统传输性能的情况下有效降低系统的峰均功率比。

基于相关性的FBMC-OQAM信号的符号周期盲估计

针对滤波器组多载波(filter bank multi-carrier,FBMC)信号的符号周期的盲估计问题,提出了自相关二阶矩和循环自相关算法。首先通过滤波器组多载波的交错正交幅度调制(FBMC-offset quadrature amplitude modulation,FBMC-OQAM)信号的自相关二阶矩特性,估计出该信号的符号周期;然后根据FBMC-OQAM信号的循环自相关在循环频率α=0切面具有离散谱线特征进行符号周期估计;最后对符号周期估计算法进行性能比较。仿真结果表明,在低信噪比下,两种算法均能有效实现FBMC-OQAM信号的符号周期估计。

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。

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。

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。