OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、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(jìn)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

2、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。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍τ蔁o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

3、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。基于此發(fā)現(xiàn)，本論文提出一種沒有截取OQAM-OFDM輸出信號的擴(kuò)展CP-OQAM-OFDM（E

4、xtended 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(xì)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(jìn)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

5、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。
　?、漆槍τ煞峭昝乐亟l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(jì)。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

6、問題進(jìn)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(jì)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。
　　⑶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（Femtocell）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-OFD

7、M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