[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

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体是一种5G系统中基于FRM技术的FBMC收发系统的设计方法。

背景技术

随着信息时代的发展，现代通信系统越来越需求数据传输的速率和容量的提升，在现有频谱资源有限的情况下，提高频谱利用率成为了移动通信系统中迫切需要解决的问题，因此5G移动通信技术近几年成为了业界高度关注和研究的重要课题，作为其中的关键技术FBMC系统和MIMO系统都也受到了广泛关注，与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM)技术相比，滤波器组多载波技术(FBMC)作为5G的物理层的备选技术之一，因其拥有更高的频谱利用率和更低的带外辐射而受到了重视。由于频谱资源的匮乏，如何提高频谱利用率和提高信噪比成为近几年的研究热点。欧洲5G研究组(PHYDAYS)率先提出了将半带Nyquist滤波器作为一种原型滤波器，在已有的原型滤波器优化技术中，设计时大多采用拟牛顿法，一般只能得到局部最优解，将其调制为滤波器组时，其运算复杂度仍然很高。尤其是大规模MIMO信道中，当信道的过渡带宽很窄且数目增加时,滤波器组中的原型滤波器的长度和计算复杂度也会相应增加，在技术上也难于实现。因此要求滤波器组中的原型滤波器必须是窄带滤波器。而基于FRM技术的设计可获得性能更优的原型滤波器，使其过渡带具有锐截止频率特性，更少的带外辐射，从而大大提高了系统的频谱利用率。为提高大规模MIMO信道中FBMC系统的信噪比，由于信道的自平衡属性在增加天线数目时其SINR也应相应增加，但在已有文献中提出的信道均衡方法在计算复杂度上更高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种5G系统中基于FRM技术的FBMC收发系统的设计方法，通过FRM技术得到优化后的FRM半带原型滤波器，其实现复杂度降低，由该原型滤波器组成的FBMC收发系统，具有更高的信噪比，并且在大规模MIMO信道中，增加基站天线数量时，FBMC系统的SINR也相应提高，达到一定的饱和值，通信系统的有效性和可靠性都得到相应提高。

本发明的技术方案为：

一种5G系统中基于FRM技术的FBMC收发系统的设计方法，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