發(fā)布時(shí)間：2020-05-15 10:09

【摘要】：Filtered-OFDM是以子帶級(jí)濾波方式成為5G的動(dòng)態(tài)軟空口算法之一,是基于子帶級(jí)濾波的非正交波形,可以滿足5G豐富的業(yè)務(wù)場(chǎng)景,基本原理是將系統(tǒng)帶寬分成若干個(gè)子帶,子帶之間存在較窄的保護(hù)間隔,并且可以靈活的使用OFDM不能使用的零散頻段。每個(gè)子帶會(huì)根據(jù)具體的業(yè)務(wù)配置不同的參數(shù),各個(gè)子帶分別通過(guò)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行濾波,較好的實(shí)現(xiàn)子帶之間的解耦。從而在滿足5G豐富業(yè)務(wù)的同時(shí),降低了LTE-OFDM系統(tǒng)存在較高的帶外泄露,旁瓣衰減增加了大約23dB,提高了頻譜的利用率。Filtered-OFDM系統(tǒng)波形是各個(gè)子帶時(shí)域疊加傳輸,當(dāng)子帶傳輸波形同相位或者相近時(shí),會(huì)產(chǎn)生波形峰值疊加,造成瞬時(shí)峰值功率較大的情況。較大的瞬時(shí)峰值功率將使得子帶信號(hào)進(jìn)入功率放大器的非線性區(qū)域,嚴(yán)重造成信號(hào)的畸變,導(dǎo)致信號(hào)產(chǎn)生非線性失真。因此采用離散傅里葉擴(kuò)展濾波正交頻分復(fù)用波形技術(shù)(DFT-s F-OFDM),改進(jìn)的波形優(yōu)化了Filtered-OFDM波形本身較高的峰均比PAPR。濾波處理也有可能增加信號(hào)峰均比,在發(fā)射端采用循環(huán)限幅濾波的方式進(jìn)一步降低了瞬時(shí)峰均比,實(shí)現(xiàn)峰均比接近2dB的增益。對(duì)于Filtered-OFDM波形需要各個(gè)子帶分別進(jìn)行濾波處理,因此對(duì)于傳統(tǒng)濾波使用最小均方(Least Mean Square,LMS)和遞歸最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法明顯不符合標(biāo)準(zhǔn)。歸一化子帶自適應(yīng)濾波算法(Normalized SAF,NSAF)可以改善輸入有色信號(hào)的問(wèn)題,但是如果系統(tǒng)背景噪聲較高,則會(huì)使信號(hào)出現(xiàn)較高的偏差,因此提出改進(jìn)的歸一化子帶自適應(yīng)濾波器的優(yōu)化算法(Improved NSAF,INSAF)。INSAF算法使用最小均方歐幾里得范數(shù),對(duì)當(dāng)前權(quán)值矢量和過(guò)去的p個(gè)權(quán)值矢量進(jìn)行最小約束,防止抽頭權(quán)值有較大的波動(dòng)。為了達(dá)到收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)的折中,從而提出一種變步長(zhǎng)改進(jìn)子帶自適應(yīng)濾波器的優(yōu)化算法(Variable Step-size INSAF,VSS-INSAF),算法的核心是子帶系統(tǒng)噪聲的功率等于子帶后驗(yàn)誤差信號(hào)的功率。進(jìn)一步分析,組合步長(zhǎng)仿射投影自適應(yīng)濾波器CSS-IAPSAF,利用雙曲函數(shù)來(lái)修改混合步長(zhǎng)參數(shù),使其獲得組合步長(zhǎng),從而獲得更低的穩(wěn)態(tài)失調(diào),大約降低了5dB。比例化的組合步長(zhǎng)仿射投影自適應(yīng)濾波器PCSS-IAPSAF,較好的結(jié)合了IAPSAF和CSS-IAPSAF,利用正定矩陣來(lái)配置計(jì)算出的抽頭權(quán)值,根據(jù)權(quán)值比例的大小來(lái)獲得步長(zhǎng)大小的分配。從而在加快了收斂速度的情況下,進(jìn)一步優(yōu)化了穩(wěn)態(tài)失調(diào),降低了大約4dB。
【圖文】：

Filtered OFDM 系統(tǒng)概述和濾波算法發(fā)展FDM 系統(tǒng)采用子帶級(jí)濾波處理，對(duì)每個(gè)子帶分別采用子帶自適應(yīng)濾波器進(jìn)行處理，合理用了 OFDM 系統(tǒng)不能利用的零散頻段，并且不需要更多的保護(hù)間隔進(jìn)行頻譜隔離，并且外泄露被大幅抑制，旁瓣衰減增加了大約 23dB。從而節(jié)省了 5G 所需廣泛業(yè)務(wù)緊張的零譜資源，從而極大的提高了業(yè)務(wù)的靈活性和頻譜的利用率。

圖 7： 限幅 DFT-s F-OFDM 與 F-OFDM 誤碼率比較根據(jù)圖 8 可知，橫坐標(biāo) PAPR 表示所有統(tǒng)計(jì)信號(hào)的 PAPR 值，，縱坐標(biāo)表示互不累計(jì)概布函數(shù)（ComplementaryCumulative DistributionFunction，CCDF）。對(duì)兩種系統(tǒng)波形峰均研究分析如下。通過(guò)對(duì)限幅 DFT-s F-OFDM 與 F-OFDM 波形的 PAPR 仿真可以看出，CDF 為210 時(shí)，改進(jìn)的波形明顯降低了原始波形比較高的峰均比，獲得了接近 2dB 的增益二次迭代進(jìn)一步降低 0.5dB 左右。通過(guò)信號(hào)輸入時(shí)的預(yù)編碼 DFT 和信號(hào)發(fā)射輸出的迭代濾波操作可以有效的降低原始信號(hào)較高的峰均比，收發(fā)機(jī)僅此增加了 DFT 和 IFFT 運(yùn)算代濾波模塊，計(jì)算復(fù)雜度不高，可以通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)性能來(lái)彌補(bǔ)，因此對(duì)信號(hào)波形的異步更加有利。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5;TN713

【參考文獻(xiàn)】

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1 喻s

本文編號(hào)：2664865