[发明专利]一种5G系统中基于FRM技术的FBMC收发系统的设计方法

权利要求书

1.一种5G系统中基于FRM技术的FBMC收发系统的设计方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、半带模型滤波器的设计：半带模型滤波器采用镜像的结构，由零值内插产生，首先将半带原型滤波器的冲激响应进行零值内插，得到低通半带滤波器y_lp(k)，然后通过改变低通半带滤波器y_lp(k)的中心系数再获得高通半带模型滤波器y_hp(k)，最后将低通半带滤波器y_lp(k)和高通半带模型滤波器y_hp(k)合成窄过渡带的半带模型滤波器h(k)；其Z域内的传输函数为H(z)，其镜像为H(-z)，两者满足下式：

H(z)+H(-z)＝1(1)；

(2)、基于FRM技术的半带原型滤波器的优化设计：

在z域内，将半带模型滤波器H_m(z^2N)分解为半带模型滤波器H_f1(z^N)和其镜像滤波器H_f1’(z^N)，N为内插因子，再将上述两个滤波器分别作奇偶分解，半带模型滤波器H_f1(z^N)和其镜像滤波器H_f1’(z^N)的奇、偶滤波器通过四路选择复用器后分别用四个FRM滤波器进行频率响应屏蔽，滤掉多余的频带，最后再合成所需要的FRM半带原型滤波器H_frm(k)；

(3)、基于FRM技术的FBMC收发系统设计：

FBMC收发系统的信道左、右两端分别为发送端和接收端，发送端主要由综合滤波器组构成，接收端主要由分析滤波器组构成；在发送端，设各路子载波信号为d_m,n，表示为第m个子载波第n个符号的实数值，其中，n为正整数，d_m,n经乘法器与调制信号相乘调制，调制信号的相位然后调制后的信号经过个插值后再通过各子信道中由脉冲成形滤波器h_frmM(k)进行脉冲波形成形，多载波合成后的信号再经由高斯加性信道进行传输，收到的信号经过低通滤波器h_frm^*(-k)后，再经个抽取，与解调信号相乘完成解调；最后再通过对解调信号的取整后恢复出各路子载波信号

其中，在基于FBMC的大规模MIMO信道中，由于子载波间干扰、符号间干扰的影响，接收端恢复出的信号并不完全等于发送端信号d_m,n，所以，在此处可将FBMC系统中FRM半带原型滤波器h_frmM(k)进行调整，设调整后的滤波器为使得MIMO-FBMC系统的SINR值增大时，基站天线数目可为任意大；设子载波的数目为m，给定信道功率时延分布函数为p(k)，则MIMO信道的冲激响应为：

hFRM(k)=hfrm(k)*p(k)*hfrm~*(-k)---(2),]]>

式(2)中，p(k)为功率延迟分布函数,h_frm(k)满足时域的卷积计算：h_FRM(k)＝h_frm(k)*h_frm^*(-k)，由此可以推导出频域内的频率响应H_FRM(ω)＝|H_frm(ω)|²；将(2)式的离散傅里叶变换(DTFT)可得：

HFRM(ω)=Hfrm(ω)P‾(ω)-Hfrm~*(ω)---(3),]]> 1

Hfrm~(ω)=Hfrm(ω)P‾*(ω)---(4),]]>

设子载波m'和接收的子载波m之间信道的等效冲激响应h_mm'(k)可趋近于：

hmm′(k)→(hfrmm′(k)*pm(k)*hfrmm*(-k))↓M2---(5),]]>

调整FRM半带原型滤波器h_frmM(k)的时频点(m,n)，使其子载波间相邻符号的干扰被限制在该区域Ω_m,m内，此时SINR值趋近于：

式(6)中，φ_m',n'-φ_m,n表示在时频点(m,n)相位的偏移。