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基于压缩感知的fbmc/oqam系统信道估计方法

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通信学报 2019年第12期40卷 98-104页

作者：袁伟娜严秋华东理工大学信息科学与工程学院

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... 详细信息

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。

关键词： fbmc/oqam 压缩感知 Tanimoto系数弱选择正则化

fbmc/oqam系统导频辅助信道估计算法研究

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FBMC/OQAM系统导频辅助信道估计算法研究

作者：黄静静重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着通信技术的快速发展,第5代通信技术(Fifth Generation of Mobile Communication,5G)已成为国内外通信领域人士研究的热点。滤波器组多载波(Filter Bank Multi Carrier,fbmc)波形作为5G技术的备选波形,通过与交错正交幅度调制(Offset... 详细信息

随着通信技术的快速发展,第5代通信技术(Fifth Generation of Mobile Communication,5G)已成为国内外通信领域人士研究的热点。滤波器组多载波(Filter Bank Multi Carrier,fbmc)波形作为5G技术的备选波形,通过与交错正交幅度调制(Offset Quadrature Amplitude Modulation,oqam)技术结合,获得了比正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexin,OFDM)技术更优的抗多径衰落和更低的带外辐射。而在结合交错正交幅度调制的滤波器组多载波调制(Filter Bank Multi Carrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,fbmc/oqam)系统中,发送信号受滤波函数特性的影响,在时域和频域混叠会产生固有干扰,使得传统的信道估计算法不再适用于fbmc/oqam系统。因此,针对这个问题,本论文提出了基于等效导频功率最小值最大化的导频设计的信道估计方案和基于双层预编码的辅助导频信道估计算法(Auxiliary pilot channel estimation algorithm based on double layered precoding,DP-AP)方案,具体研究内容如下: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,本文通过对传统干扰近似估计-实(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,经过理论分析和数值仿真,本文算法的信道增益提高了约1dB。针对辅助导频(Auxiliary Pilot,AP)信道估计算法中发射端发射功率范围要求较高,以及没有考虑三阶邻域干扰的问题,本文通过对传统AP信道估计算法改进,提出了一种基于双层预编码的辅助导频信道估计算法方案。该算法通过将导频周围三阶邻域的有效干扰数据分成两层:第一层和第二层分别为8和10个有效干扰数据,通过对这些数据进行预编码处理,大大减小了辅助导频的功率,理论分析和数值仿真证实了本文算法的性能提高了约0.4dB的信道增益。针对直接使用线性插值算法中没有利用信道的相关性,使得信道估计性能较差的问题,本文提出了一种基于导频加权的线性插值算法方案。该算法利用信道之间的相关性,首先对相邻的信道估计进行合并处理,进一步提升信道估计的精度,然后使用传统的线性插值算法。通过理论分析和仿真实验,本文算法的性能提高了约0.8dB的信道增益。

关键词： fbmc/oqam 信道估计等效导频预编码

等效导频功率最大化的fbmc/oqam系统导频结构设计

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计算机应用研究 2018年第7期35卷 2128-2130,2134页

作者：王琼黄静静吴垒重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

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。

关键词： fbmc/oqam 导频信道估计

基于DFT扩频技术的fbmc/oqam系统峰均比研究

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电子测量技术 2022年第21期45卷 175-180页

作者：李轩张雪冰沈阳航空航天大学电子信息工程学院沈阳110136

针对基于偏移正交幅度调制的滤波器组多载波系统峰均功率比较高的情况,将DFT扩频技术加以改进应用到fbmc/oqam中,提出了一种移除DFT矩阵中输入基脉冲的剪枝DFT扩频(Pruned-DFTs)技术。该技术通过移除DFT矩阵中基脉冲,来实现将发送端较... 详细信息

针对基于偏移正交幅度调制的滤波器组多载波系统峰均功率比较高的情况,将DFT扩频技术加以改进应用到fbmc/oqam中,提出了一种移除DFT矩阵中输入基脉冲的剪枝DFT扩频(Pruned-DFTs)技术。该技术通过移除DFT矩阵中基脉冲,来实现将发送端较少子载波上的符号映射到较多子载波上传输,进而来减少子载波之间的重叠,降低系统PAPR,使系统具有优良峰均比性能。该技术充分利用了DFT扩频的单载波效应,解决了多载波系统普遍存在的峰均比较差的问题。最后的仿真结果证明,本方案可实现与SC-FDMA相媲美的峰均比性能,并可有效降低系统BER,而且该技术可使系统传输信号在时间上的重叠大大减小,使平均传输功率显示出几乎完美的矩形形状,但计算复杂度仅略微提高2倍。

关键词： fbmc/oqam 峰均功率比 DFT扩频技术 SC-FDMA

fbmc/oqam系统符号定时同步算法改进

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广东通信技术 2018年第1期38卷 47-52,68页

作者：任壮吕晓波李同会重庆邮电大学通信与信息工程学院

符号定时偏差将严重影响滤波器组多载波/交错正交幅度调制(fbmc/oqam)系统的性能,由于fbmc系统符号间的重叠结构,现有定时同步算法需要发送大量的符号并根据重复冗余部分进行相关性计算,降低了频谱效率且相关峰下降缓慢,容易出现定时偏... 详细信息

符号定时偏差将严重影响滤波器组多载波/交错正交幅度调制(fbmc/oqam)系统的性能,由于fbmc系统符号间的重叠结构,现有定时同步算法需要发送大量的符号并根据重复冗余部分进行相关性计算,降低了频谱效率且相关峰下降缓慢,容易出现定时偏差。针对这一问题,本文在原有同步算法的基础上,设计了一种新的适合fbmc/oqam系统的训练序列,该训练序列具有共轭对称性,并通过插入零值符号减少数据部分干扰,在使用较少训练序列的同时相关峰值更为明显。此外,采用滑动窗口算法来提高多径衰落信道中符号定时估计的精确度。仿真结果表明,在AWGN信道和多径衰落信道中,符号定时估计的性能优于现有的算法。

关键词： fbmc/oqam 共轭对称符号定时同步滑动窗口算法

新型多载波fbmc/oqam系统关键技术研究

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新型多载波FBMC/OQAM系统关键技术研究

作者：张雪冰沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

基于偏移正交幅度调制的滤波器组多载波(Fiter Bank Muti-Carrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,fbmc/oqam)系统凭借其带外功率低、频谱利用率高以及可实现异步传输等优势,而具备成为未来移动通信系统的核心技术的潜力... 详细信息

基于偏移正交幅度调制的滤波器组多载波(Fiter Bank Muti-Carrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,fbmc/oqam)系统凭借其带外功率低、频谱利用率高以及可实现异步传输等优势,而具备成为未来移动通信系统的核心技术的潜力。但fbmc/oqam系统也存在一些比较严重的缺点。首先,作为多载波系统,fbmc/oqam系统高峰均比的问题不可避免。其次,由于fbmc/oqam系统仅在实数域满足正交性,导致系统内部存在虚部干扰,增加了信道估计的复杂性。因此,fbmc/oqam系统中峰均比和信道估计这两大关键问题都值得进行深入研究。本文的主要研究工作如下:(1)针对系统峰均比问题,本文提出了一种剪枝离散傅里叶(Discrete Fourier Transform,DFT)结合一次抽头缩放扩频fbmc/oqam信号的技术,即剪枝DFT扩频(Pruned-DFTs)技术。该技术通过移除DFT矩阵中基脉冲,来实现将发送端较少子载波上的符号映射到较多子载波上传输,进而来减少子载波之间的重叠,降低系统PAPR,使系统具有优良峰均比性能。实验仿真结果显示,改进的方法在略微提高计算复杂度的情况下,使fbmc/oqam达到与单载波频分多址(Single Carier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)相同的PAPR,有效降低了系统峰均功率比。(2)关于系统信道估计,本文针对fbmc/oqam系统面临的时间和频率双选择性衰落条件,提出了一种基于离散导频的时频相关性来估计双选择性信道的方法。该方法基于矩阵形式描述双选择信道,利用最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法直接对传输矩阵进行估计,MMSE算法中的加权向量由分析计算离散导频的时频相关性得出,进而可得到传输矩阵估计值。同时,为了减少导频和数据位置处的干扰,应用了一种迭代干扰消除的方案。最后的仿真结果证明,该双选择性信道估计方法可适用于fbmc/oqam系统,而且比起对信道脉冲响应进行估计性能更好,有效改善双选择信道估计精度。

关键词： fbmc/oqam 峰均比降低信道估计双选择信道

fbmc/oqam系统部分置零编码辅助导频方案

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计算机测量与控制 2023年第1期31卷 264-269页

作者：李同庆宋志群刘玉涛中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081

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,... 详细信息

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。

关键词： fbmc/oqam 虚部干扰信道估计编码处理辅助导频

一种基于训练序列的fbmc/oqam时频同步方法

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信息技术与信息化 2023年第8期 138-142页

作者：黄子靖湖北大学计算机与信息工程学院湖北武汉430062

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... 详细信息

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。

关键词： fbmc/oqam 共轭对称定时同步训练序列频偏

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下一代无线通信系统中波形技术的研究

下一代无线通信系统中波形技术的研究

作者：解国强电子科技大学

学位级别：硕士

ITU-R已经把eMBB、uRLLC和mMTC定义为5G的三种主要应用场景,由于不同的应用场景对系统关键特性需求差异明显,所以5G需要新空口技术满足性能需求。CP-OFDM由于矩形窗函数带来的固有问题已经不能满足5G空口的要求,所以5G需要新的波形技术... 详细信息

ITU-R已经把eMBB、uRLLC和mMTC定义为5G的三种主要应用场景,由于不同的应用场景对系统关键特性需求差异明显,所以5G需要新空口技术满足性能需求。CP-OFDM由于矩形窗函数带来的固有问题已经不能满足5G空口的要求,所以5G需要新的波形技术。现今,fbmc、UFMC、GFDM和Filtered-OFDM已经被广泛认可为5G的候选波形技术。本文在分析候选波形技术理论的基础上对波形技术进行了总结,并选取fbmc和F-OFDM进行重点研究分析。fbmc选用时频局部化特性优良的滤波器对子载波进行滤波,因而具有优良的性能:抗ISI和ICI、带外泄露低、频谱效率高效(不使用CP)。采用oqam调制的fbmc(fbmc/oqam)由于能在实数域上保持正交而受到广泛关注。本文首先推导了fbmc/oqam系统原理,在其基础上研究了两种快速实现结构:频域扩展-扩展FFT(FS-FFT)和多相网络-FFT(PPN-FFT),并与CP-OFDM系统的实现复杂度进行仿真分析。其次,本文研究了fbmc中原型滤波器的设计方法和优化准则并仿真分析了经典原型滤波器的时频局部化特性。最后,本文在分析无线信道特性的基础上研究了fbmc/oqam系统经过多径信道后的接收端信号组成部分并给出了fbmc/oqam系统信道估计模型。多篇文献已提出POP、IAM和ICM算法作为fbmc/oqam的块状导频信道估计技术。本文在结合IAM和ICM算法的基础上提出了高效频谱的信道估计算法,称之为:ES-IAM-R和ES-IAM-C,接收端在消除虚数导频产生的实数干扰后,它们信道估计性能与IAM-R和IAM-C接近,但导频仅占据两个符号周期。F-OFDM和CP-OFDM的主要不同之处在于F-OFDM对用户占据的子带进行滤波。本文首先设计了一个包含两异步子带的F-OFDM系统并与CP-OFDM系统进行了仿真对比,仿真表明F-OFDM具有更好的子带间异步能力。本文研究分析了F-OFDM子带滤波器设计和实现方法,并在快速卷积算法(Overlap-Save)的基础上提出了一种基于“幅值”滤波器的快速卷积实现方法并在FPGA上做了实现,新的实现方法将1个复数乘法器变为2个实数乘法器。FPGA实现结果表明:通过合理设计中间数据输入输出顺序,新的实现方法可节省了4099个时钟周期。

关键词：波形技术 fbmc/oqam 信道估计 F-OFDM 快速卷积实现