[發(fā)明專利]一種5G系統(tǒng)中基于FRM技術(shù)的FBMC收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710244799.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107070836A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊艷;徐平平;王艷春;黃迎輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蚌埠學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;H04J11/00;H04B7/0413;H04B7/06;H03H17/02
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司34102
• 代理人: 王琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體是一種5G系統(tǒng)中基于FRM技術(shù)的FBMC收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代通信系統(tǒng)越來(lái)越需求數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎腿萘康奶嵘诂F(xiàn)有頻譜資源有限的情況下，提高頻譜利用率成為了移動(dòng)通信系統(tǒng)中迫切需要解決的問(wèn)題，因此5G移動(dòng)通信技術(shù)近幾年成為了業(yè)界高度關(guān)注和研究的重要課題，作為其中的關(guān)鍵技術(shù)FBMC系統(tǒng)和MIMO系統(tǒng)都也受到了廣泛關(guān)注，與正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM)技術(shù)相比，濾波器組多載波技術(shù)(FBMC)作為5G的物理層的備選技術(shù)之一，因其擁有更高的頻譜利用率和更低的帶外輻射而受到了重視。由于頻譜資源的匱乏，如何提高頻譜利用率和提高信噪比成為近幾年的研究熱點(diǎn)。歐洲5G研究組(PHYDAYS)率先提出了將半帶Nyquist濾波器作為一種原型濾波器，在已有的原型濾波器優(yōu)化技術(shù)中，設(shè)計(jì)時(shí)大多采用擬牛頓法，一般只能得到局部最優(yōu)解，將其調(diào)制為濾波器組時(shí)，其運(yùn)算復(fù)雜度仍然很高。尤其是大規(guī)模MIMO信道中，當(dāng)信道的過(guò)渡帶寬很窄且數(shù)目增加時(shí),濾波器組中的原型濾波器的長(zhǎng)度和計(jì)算復(fù)雜度也會(huì)相應(yīng)增加，在技術(shù)上也難于實(shí)現(xiàn)。因此要求濾波器組中的原型濾波器必須是窄帶濾波器。而基于FRM技術(shù)的設(shè)計(jì)可獲得性能更優(yōu)的原型濾波器，使其過(guò)渡帶具有銳截止頻率特性，更少的帶外輻射，從而大大提高了系統(tǒng)的頻譜利用率。為提高大規(guī)模MIMO信道中FBMC系統(tǒng)的信噪比，由于信道的自平衡屬性在增加天線數(shù)目時(shí)其SINR也應(yīng)相應(yīng)增加，但在已有文獻(xiàn)中提出的信道均衡方法在計(jì)算復(fù)雜度上更高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種5G系統(tǒng)中基于FRM技術(shù)的FBMC收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)FRM技術(shù)得到優(yōu)化后的FRM半帶原型濾波器，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度降低，由該原型濾波器組成的FBMC收發(fā)系統(tǒng)，具有更高的信噪比，并且在大規(guī)模MIMO信道中，增加基站天線數(shù)量時(shí)，F(xiàn)BMC系統(tǒng)的SINR也相應(yīng)提高，達(dá)到一定的飽和值，通信系統(tǒng)的有效性和可靠性都得到相應(yīng)提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種5G系統(tǒng)中基于FRM技術(shù)的FBMC收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具體包括有以下步驟：

(1)、半帶模型濾波器的設(shè)計(jì)：半帶模型濾波器采用鏡像的結(jié)構(gòu)，由零值內(nèi)插產(chǎn)生，首先將半帶原型濾波器的沖激響應(yīng)進(jìn)行零值內(nèi)插，得到低通半帶濾波器y_lp(k)，然后通過(guò)改變低通半帶濾波器y_lp(k)的中心系數(shù)再獲得高通半帶模型濾波器y_hp(k)，最后將低通半帶濾波器y_lp(k)和高通半帶模型濾波器y_hp(k)合成窄過(guò)渡帶的半帶模型濾波器h(k)；其Z域內(nèi)的傳輸函數(shù)為H(z)，其鏡像為H(-z)，兩者滿足下式：

H(z)+H(-z)＝1(1)；

(2)、基于FRM技術(shù)的半帶原型濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)：

在z域內(nèi)，將半帶模型濾波器H_m(z^2N)分解為半帶模型濾波器H_f1(z^N)和其鏡像濾波器H_f1’(z^N)，N為內(nèi)插因子，再將上述兩個(gè)濾波器分別作奇偶分解，半帶模型濾波器H_f1(z^N)和其鏡像濾波器H_f1’(z^N)的奇、偶濾波器通過(guò)四路選擇復(fù)用器后分別用四個(gè)FRM濾波器進(jìn)行頻率響應(yīng)屏蔽，濾掉多余的頻帶，最后再合成所需要的FRM半帶原型濾波器H_frm(k)；

(3)、基于FRM技術(shù)的FBMC收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

FBMC收發(fā)系統(tǒng)的信道左、右兩端分別為發(fā)送端和接收端，發(fā)送端主要由綜合濾波器組構(gòu)成，接收端主要由分析濾波器組構(gòu)成；在發(fā)送端，設(shè)各路子載波信號(hào)為d_m,n，表示為第m個(gè)子載波第n個(gè)符號(hào)的實(shí)數(shù)值，其中，n為正整數(shù)，d_m,n經(jīng)乘法器與調(diào)制信號(hào)相乘調(diào)制，調(diào)制信號(hào)的相位然后調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)個(gè)插值后再通過(guò)各子信道中由脈沖成形濾波器h_frmM(k)進(jìn)行脈沖波形成形，多載波合成后的信號(hào)再經(jīng)由高斯加性信道進(jìn)行傳輸，收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器h_frm^*(-k)后，再經(jīng)個(gè)抽取，與解調(diào)信號(hào)相乘完成解調(diào)；最后再通過(guò)對(duì)解調(diào)信號(hào)的取整后恢復(fù)出各路子載波信號(hào)