【摘 要】
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基于交错正交幅度调制的滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,OQAM/FBMC)在每个子载波上采用具有良好时频聚焦性的原型滤
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基于交错正交幅度调制的滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,OQAM/FBMC)在每个子载波上采用具有良好时频聚焦性的原型滤波器,可以大幅度降低信号的高旁瓣,放松用户之间对同步和正交的要求。一方面使低时延通信成为可能,另一方面满足了多样化场景对波形参数灵活配置的需求。同时,OQAM/FBMC系统不需要使用循环前缀(Cyclic Prefix,CP),进一步提高了频谱利用率。因此,OQAM/FBMC成为下一代无线通信系统的热门研究方向。不同于传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,OQAM/FBMC只能满足实数域正交,干扰以虚数的形式存在。因此OQAM/FBMC与多输入多输出(Multiple-Input Multiple-output,MIMO)结合远比OFDM与MIMO结合要复杂。由于CP的添加,使得OFDM的各个子载波是完全平坦的,并且互相正交。因此,MIMO预编码矩阵和均衡矩阵可以单独作用在每个子载波上,不会带来载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)和符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)。在OQAM/FBMC系统中,由于没有CP,预编码和均衡会更复杂一些。并且在频率选择性信道下,会引入一定的ICI/ISI。奇异值分解(Singular Value Decompositon,SVD)是一种易于实现,并且非常有效的预编码方法。它可以将MIMO信道转化成一个对角矩阵,形成多个互相独立的子信道。但至今没有研究将SVD很好地应用到MIMO-OQAM/FBMC系统中。结合的难点主要在于:在频率选择性信道下,相邻子信道的差异性导致对应的预编码矩阵之间的差异,这种差异破坏了OQAM/FBMC系统的实数域正交,使得虚部干扰泄露到实部。针对上述问题,本文提出了一种基于频域扩展(Frequency Spreading,FS)的滤波器组多载波的更细粒度的MIMO-OQAM/FBMC系统框架。使得预编码矩阵作用在比子载波更小的级别上,从而能够更好地捕捉信道特征。此外提出两种基于SVD的平滑的预编码方法,分别为相位因子优化和正交迭代收敛。保证了相邻预编码矩阵之间的平滑过渡。仿真结果表明,在频率选择性信道下,我们所提出的方法具有与同等条件MIMO-OFDM系统近乎一致的性能。
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