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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)具有高频谱效率,低频谱旁瓣泄漏等优势,是未来无线通信的候选调制技术。然而,FBMC/OQAM采用仅满足实数域正交条件的原型滤波器,导致了接收符号间的虚部干扰。虚部干扰不仅令FBMC/OQAM系统接收端的信号处理更加复杂,而且限制了FBMC/OQAM对复值符号的直接传输;更严重的是,虚部干扰还导致FBMC/OQAM难以直接结合多输入多输出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)技术。因此,本论文旨在不牺牲频谱效率和旁瓣性能的同时,研究FBMC/OQAM信号的虚部干扰消除技术。
首先,论文基于经典的FBMC/OQAM系统模型,理论分析了虚部干扰的影响因素,主要包括原型滤波器种类,符号时间和频率索引等。进而,论文分析证明了虚部干扰所具有的特殊对称性质,即虚部干扰的幅度大小与时频绝对位置无关,而时序索引的奇偶性会导致对相邻子载波符号的虚部干扰的相位反转。
进而,基于虚部干扰的对称性质,论文引入重复帧结构,设计了针对导频符号的虚部干扰消除方案,提升了信道估计性能和信号传输可靠性,并有效降低了导频开销。更进一步,论文设计了针对数据符号虚部干扰消除的复数FBMC/OQAM(Complex-value based FBMC/OQAM,C-FBMC/OQAM)系统架构,有效消除了数据符号间的虚部干扰,且实现了复值符号的直接传输。理论分析和仿真结果验证了C-FBMC/OQAM系统能在不牺牲频谱效率和旁瓣性能的基础上有效消除虚部干扰且对于频率选择性信道有较好的鲁棒性。
最后,论文针对虚部干扰导致的FBMC/OQAM与MIMO编码技术结合困难的问题,基于所设计的C-FBMC/OQAM系统,提出了与MIMO场景下的Alamouti编码与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)预编码技术的结合方案,解决了虚部干扰导致的编码性能损失和解码复杂度过高等问题。
综上所述,本论文针对FBMC/OQAM信号的虚部干扰问题,提出了基于重复帧结构的技术方案,在不牺牲频谱效率和旁瓣性能的基础上有效消除了符号间的虚部干扰,提升了FBMC/OQAM的数据传输可靠性,并推进了FBMC/OQAM与MIMO技术的结合。
首先,论文基于经典的FBMC/OQAM系统模型,理论分析了虚部干扰的影响因素,主要包括原型滤波器种类,符号时间和频率索引等。进而,论文分析证明了虚部干扰所具有的特殊对称性质,即虚部干扰的幅度大小与时频绝对位置无关,而时序索引的奇偶性会导致对相邻子载波符号的虚部干扰的相位反转。
进而,基于虚部干扰的对称性质,论文引入重复帧结构,设计了针对导频符号的虚部干扰消除方案,提升了信道估计性能和信号传输可靠性,并有效降低了导频开销。更进一步,论文设计了针对数据符号虚部干扰消除的复数FBMC/OQAM(Complex-value based FBMC/OQAM,C-FBMC/OQAM)系统架构,有效消除了数据符号间的虚部干扰,且实现了复值符号的直接传输。理论分析和仿真结果验证了C-FBMC/OQAM系统能在不牺牲频谱效率和旁瓣性能的基础上有效消除虚部干扰且对于频率选择性信道有较好的鲁棒性。
最后,论文针对虚部干扰导致的FBMC/OQAM与MIMO编码技术结合困难的问题,基于所设计的C-FBMC/OQAM系统,提出了与MIMO场景下的Alamouti编码与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)预编码技术的结合方案,解决了虚部干扰导致的编码性能损失和解码复杂度过高等问题。
综上所述,本论文针对FBMC/OQAM信号的虚部干扰问题,提出了基于重复帧结构的技术方案,在不牺牲频谱效率和旁瓣性能的基础上有效消除了符号间的虚部干扰,提升了FBMC/OQAM的数据传输可靠性,并推进了FBMC/OQAM与MIMO技术的结合。