[發明專利]一種基于濾波器組的FPGA多載波通信系統

有效

• 申請號: 201711403992.2
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108418773B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李波;張凡;周兆軍;王小軍;張健;王陳春;張勛勛;閆旭;仇妙月;王沖
• 申請（專利權）人: 西安烽火電子科技有限責任公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/36
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 寇蘭英

本發明屬于無線通信系統領域，公開了一種基于濾波器組的多載波通信系統，其主要思路為：所述系統包括ROM模塊、正交振幅調制模塊、IFFT模塊、原型濾波器、加幀頭模塊和并串轉換模塊，ROM模塊輸出端電連接正交振幅調制模塊輸入端，正交振幅調制模塊輸出端電連接IFFT模塊輸入端，IFFT模塊輸出端電連接原型濾波器輸入端，原型濾波器輸出端電連接加幀頭模塊輸入端，加幀頭模塊輸出端電連接并串轉換模塊輸入端；所述系統技術本身是基于頻譜效率問題、多徑衰落問題并能夠進行有效完成FPGA硬件實現，能夠有效解決頻譜效率問題和多徑衰落問題，具有較強的抗干擾能力，保障信號接收效果。

技術領域

本發明屬于無線通信系統技術領域，特別涉及一種基于濾波器組的多載波通信系統，其技術本身是基于頻譜效率問題、多徑衰落問題進行有效的解決并完成FPGA硬件實現。

背景技術

未來移動通信技術是面向2020年之后的新一代移動通信系統，其技術發展尚處于探索階段，在未來移動通信系統中，由于支撐高數據速率的需要，將可能需要高達1GHz的帶寬；但在某些較低的頻段，難以獲得連續的寬帶頻譜資源，而在這些較低的頻段，某些無線傳輸系統(如電視系統)中存在一些未被使用的頻譜資源(空白頻譜)；但是，這些空白頻譜的位置可能是不連續的，并且可用的帶寬也不一定相同，采用OFDM技術難以實現對未被使用的頻譜資源使用。

靈活有效地利用這些空白的頻譜，是未來移動通信系統設計的一個重要問題；為了解決這些問題，尋求其他多載波實現方案引起了研究人員的關注；其中，基于濾波器組的多載波(FBMC,Filter-bank based multicarrier)實現方法是被認為是解決以上問題的有效手段；FBMC屬于頻分復用技術，其中濾波器組技術起源于20世紀70年代，并在20世紀80年代開始受到關注，現已廣泛應用于圖像處理、雷達信號處理、通信信號處理等諸多領域。

在基于濾波器組的多載波技術中，發送端通過合成濾波器組來實現多載波調制，接收端通過分析濾波器組來實現多載波解調；合成濾波器組和分析濾波器組由一組并行的成員濾波器構成，其中每個成員濾波器都是由原型濾波器經載波調制而得到的調制濾波器。與OFDM技術不同，FBMC中，由于原型濾波器的沖擊響應和頻率響應可以根據需要進行設計，各載波之間不再必須是正交的，不需要插入循環前綴；并且能實現各子載波帶寬設置、各子載波之間的交疊程度的靈活控制，從而可靈活控制相鄰子載波之間的干擾，并且便于使用一些零散的頻譜資源；各子載波之間不需要同步，同步、信道估計、檢測等可在各子載波上單獨進行處理，因此尤其適合于難以實現各用戶之間嚴格同步的上行鏈路；另一方面，由于各載波相互之間不正交，子載波之間存在干擾；采用非矩形波形，導致符號之間存在時域干擾，需要通過采用一些技術來進行干擾的消除。

FBMC技術作為未來移動通信多載波系統設計的重要選擇,吸引了越來越多人的研究興趣；由于在FBMC技術中，多載波性能取決于原型濾波器的設計和調制濾波器的設計，而為了滿足特定的頻率響應特性的要求，要求原型濾波器的長度遠遠大于子信道的數量，實現復雜度高計算量大，不利于FPGA實現；同時，由于數據在濾波之前經過K倍過采樣，導致濾波速率是數據速率的K倍，這對FPGA的計算能力是非常大的考驗。

綜上所述，現有技術存在的問題是：發展符合未來移動通信系統要求的且易于在FPGA等硬件上實現的濾波器組方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于濾波器組的多載波通信系統，并給出它的FPGA設計過程，將各個子載波的混頻過程用IFFT替代，在低速率下完成濾波過程，并能夠設計利用FPGA封裝好的IP核和并行運算特征來得到FBMC的輸出信號。

為達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于濾波器組的多載波通信系統，包括ROM模塊、正交振幅調制模塊、IFFT模塊、原型濾波器、加幀頭模塊和并串轉換模塊；