本文關(guān)鍵詞：OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：偏移正交幅度調(diào)制-正交頻分復(fù)用(Offset Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OQAM-OFDM)技術(shù)具有比OFDM低得多的帶外頻譜泄露,已被標(biāo)準(zhǔn)推進組IMT-2020列為中國第五代移動通信(5G)物理層的主要備選方案之一。但是,在OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中,由無線信道和非完美重建條件引入的干擾會對系統(tǒng)性能造成不利的影響。因此,本論文針對以上兩種干擾,研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的兩個關(guān)鍵技術(shù)：循環(huán)前綴和原型濾波器,并將OQAM-OFDM技術(shù)應(yīng)用于飛蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中以解決多系統(tǒng)共存引起的設(shè)備間干擾。 首先,本論文針對由無線信道引起的符號間干擾(Inter Symbol Interference,ISI)問題,研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的循環(huán)前綴構(gòu)造方法。本論文研究了添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)特性,并分析了其信號功率譜。本論文證明了,添加循環(huán)前綴后的循環(huán)前綴-OQAM-OFDM (Cyclic Prefix-OQAM-OFDM, CP-OQAM-OFDM)發(fā)送信號等于將輸入符號添加循環(huán)前綴和循環(huán)后綴后通過OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)得到輸出發(fā)送信號中的一段截取信號,這意味著CP-OQAM-OFDM發(fā)送信號的功率譜會因信號截取所影響�；诖税l(fā)現(xiàn),本論文提出一種沒有截取OQAM-OFDM輸出信號的擴展CP-OQAM-OFDM (Extended CP-OQAM-OFDM, ECP-OQAM-OFDM)無線通信系統(tǒng),使其信號功率譜與原始OQAM-OFDM信號幾乎一樣。本論文還詳細比較了三種添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng),并將其與加窗CP-OFDM無線通信系統(tǒng)進行性能對比。仿真結(jié)果表明,在同時考慮功率譜和比特誤碼率(Bit Error Rate, BER)性能時,添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)比加窗CP-OFDM無線通信系統(tǒng)表現(xiàn)更好,并且本論文提出的ECP-OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)在目前添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中具有最好的功率譜性能。 其次,本論文針對由非完美重建條件引起的ISI和載波間干擾(Inter Carrier Interference, ICI)問題,研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的原型濾波器設(shè)計。本論文建立了以最小化阻帶能量為目標(biāo),以限制ISI和ICI功率總和為約束的直接優(yōu)化濾波器系數(shù)的優(yōu)化問題。由于優(yōu)化問題中變量個數(shù)太多,本論文對優(yōu)化問題進行了線性變換并通過近似極大地減少了優(yōu)化問題的變量個數(shù),同時將近似誤差控制在可接受的門限內(nèi)�；谝陨暇�性變換和近似,本論文利用分支定界法求得減少變量后優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計出的濾波器的旁瓣性能比頻率采樣技術(shù)和加窗技術(shù)得到的濾波器更好。 最后,本論文針對由多系統(tǒng)共存引起的設(shè)備間干擾問題,將OQAM-OFDM技術(shù)應(yīng)用到飛蜂窩(Femtocel1)通信網(wǎng)絡(luò)中,研究了設(shè)備間干擾抑制方法。本論文提出利用OQAM-OFDM信號的低帶外泄露特性結(jié)合異步傳輸抑制相鄰飛蜂窩小區(qū)之間的干擾,并提出頻譜和小區(qū)分割方法來抑制飛蜂窩和宏蜂窩小區(qū)之間的干擾。在本論文提出的頻譜和小區(qū)分割方法中,上行和下行頻譜都被劃分為四個互不交疊的部分。宏蜂窩小區(qū)和飛蜂窩小區(qū)被分割為三或四個區(qū)域,其中每個區(qū)域分得一部分頻譜。利用提出的干擾抑制方法,相互之間存在干擾的用戶或基站被分開一段距離,從而極大降低了干擾。本論文還從理論上分析了干擾抑制效果和平均傳輸速率性能。仿真結(jié)果表明,本論文提出的干擾抑制方法能夠極大地降低飛蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備間干擾,并提高了網(wǎng)絡(luò)平均傳輸速率。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53

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