快速卷積多載波傳輸方法研究.pdf

1、隨著無線業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究正全面進(jìn)行。近年來，濾波器組多載波(Filter Bank Multi-Carrier，F(xiàn)BMC)、廣義頻分復(fù)用(Generalized Frequency Division Multiplexing，GFDM)、通用濾波多載波(Universal Filtered Multi-Carrier，UFMC)和快速卷積多載波(Fast Convolution Multi-Carrier，F(xiàn)C

2、MC)等多載波技術(shù)獲得廣泛關(guān)注，是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中FCMC因在概念上具有配置高度靈活、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的優(yōu)勢(shì)，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。本文圍繞FCMC的幾個(gè)核心問題展開研究。
　　首先，對(duì)FCMC傳輸方法進(jìn)行建模和分析，建立了FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號(hào)模型。從因果FIR濾波器的快速卷積實(shí)現(xiàn)入手，對(duì)其進(jìn)行矢量化建模，而后拓展至插值濾波器和抽取濾波器的快速卷積實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而提出FCMC傳輸系統(tǒng)矢量信號(hào)模型，為后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于此

3、模型，給出了較完整的FCMC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過理論分析和仿真比較，從計(jì)算復(fù)雜度、信號(hào)重建誤差、功率譜、峰均比等角度，闡述了該系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值。
　　接著，基于所建立的矢量信號(hào)模型，圍繞FCMC接收機(jī)復(fù)雜度問題，對(duì)均衡方法展開研究，提出了FCMC頻域單點(diǎn)均衡方法。從最小均方誤差(Minimum Mean-Square Error，MMSE)均衡的概念出發(fā)，給出了基于快速卷積結(jié)構(gòu)的MMSE均衡方法。其不依賴CP的使用，因此能夠處理沒有

4、任何幀結(jié)構(gòu)的碼流，同時(shí)有利于提高頻譜效率。通過參數(shù)匹配，可將該均衡方法用于多載波系統(tǒng)。為進(jìn)一步降低該方法的計(jì)算復(fù)雜度，深入挖掘了FCMC系統(tǒng)中等效信道矩陣的漸進(jìn)性質(zhì)，證明了Toeplitz矩陣可以被DFT矩陣漸進(jìn)對(duì)角化，由此FCMC頻域均衡器系數(shù)矩陣在FFT點(diǎn)數(shù)足夠大時(shí)可近似為對(duì)角陣。綜合上述結(jié)論，提出了FCMC頻域單點(diǎn)均衡方法，該方法不依賴CP且計(jì)算復(fù)雜度與CP-OFDM均衡器相同。仿真結(jié)果表明，F(xiàn)CMC頻域單點(diǎn)均衡方法較MMSE均衡

5、方法在誤比特率性能上無顯著差異，且與CP-OFDM系統(tǒng)下的MMSE均衡誤比特率性能相當(dāng)。
　　然后，對(duì)FCMC導(dǎo)頻設(shè)計(jì)和信道估計(jì)問題開展研究，提出了FCMC頻域信道低復(fù)雜度估計(jì)方法。首先明確了采用訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)的思路。接著從頻域?qū)ьl和時(shí)域?qū)ьl兩個(gè)角度，分別推導(dǎo)出LS和MMSE兩種信道估計(jì)器的表達(dá)式。由于直接插入頻域?qū)ьl對(duì)FCMC已調(diào)信號(hào)功率譜有嚴(yán)重影響，故采用時(shí)域?qū)ьl進(jìn)行信道估計(jì)。通過對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行時(shí)域降噪再轉(zhuǎn)換回頻域的方法