[发明专利]一种基于滤波器组的FPGA多载波通信系统

说明书

本发明属于无线通信系统领域，公开了一种基于滤波器组的多载波通信系统，其主要思路为：所述系统包括ROM模块、正交振幅调制模块、IFFT模块、原型滤波器、加帧头模块和并串转换模块，ROM模块输出端电连接正交振幅调制模块输入端，正交振幅调制模块输出端电连接IFFT模块输入端，IFFT模块输出端电连接原型滤波器输入端，原型滤波器输出端电连接加帧头模块输入端，加帧头模块输出端电连接并串转换模块输入端；所述系统技术本身是基于频谱效率问题、多径衰落问题并能够进行有效完成FPGA硬件实现，能够有效解决频谱效率问题和多径衰落问题，具有较强的抗干扰能力，保障信号接收效果。

技术领域

本发明属于无线通信系统技术领域，特别涉及一种基于滤波器组的多载波通信系统，其技术本身是基于频谱效率问题、多径衰落问题进行有效的解决并完成FPGA硬件实现。

背景技术

未来移动通信技术是面向2020年之后的新一代移动通信系统，其技术发展尚处于探索阶段，在未来移动通信系统中，由于支撑高数据速率的需要，将可能需要高达1GHz的带宽；但在某些较低的频段，难以获得连续的宽带频谱资源，而在这些较低的频段，某些无线传输系统(如电视系统)中存在一些未被使用的频谱资源(空白频谱)；但是，这些空白频谱的位置可能是不连续的，并且可用的带宽也不一定相同，采用OFDM技术难以实现对未被使用的频谱资源使用。

灵活有效地利用这些空白的频谱，是未来移动通信系统设计的一个重要问题；为了解决这些问题，寻求其他多载波实现方案引起了研究人员的关注；其中，基于滤波器组的多载波(FBMC,Filter-bank based multicarrier)实现方法是被认为是解决以上问题的有效手段；FBMC属于频分复用技术，其中滤波器组技术起源于20世纪70年代，并在20世纪80年代开始受到关注，现已广泛应用于图像处理、雷达信号处理、通信信号处理等诸多领域。

在基于滤波器组的多载波技术中，发送端通过合成滤波器组来实现多载波调制，接收端通过分析滤波器组来实现多载波解调；合成滤波器组和分析滤波器组由一组并行的成员滤波器构成，其中每个成员滤波器都是由原型滤波器经载波调制而得到的调制滤波器。与OFDM技术不同，FBMC中，由于原型滤波器的冲击响应和频率响应可以根据需要进行设计，各载波之间不再必须是正交的，不需要插入循环前缀；并且能实现各子载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度的灵活控制，从而可灵活控制相邻子载波之间的干扰，并且便于使用一些零散的频谱资源；各子载波之间不需要同步，同步、信道估计、检测等可在各子载波上单独进行处理，因此尤其适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路；另一方面，由于各载波相互之间不正交，子载波之间存在干扰；采用非矩形波形，导致符号之间存在时域干扰，需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。

FBMC技术作为未来移动通信多载波系统设计的重要选择,吸引了越来越多人的研究兴趣；由于在FBMC技术中，多载波性能取决于原型滤波器的设计和调制滤波器的设计，而为了满足特定的频率响应特性的要求，要求原型滤波器的长度远远大于子信道的数量，实现复杂度高计算量大，不利于FPGA实现；同时，由于数据在滤波之前经过K倍过采样，导致滤波速率是数据速率的K倍，这对FPGA的计算能力是非常大的考验。

综上所述，现有技术存在的问题是：发展符合未来移动通信系统要求的且易于在FPGA等硬件上实现的滤波器组方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于滤波器组的多载波通信系统，并给出它的FPGA设计过程，将各个子载波的混频过程用IFFT替代，在低速率下完成滤波过程，并能够设计利用FPGA封装好的IP核和并行运算特征来得到FBMC的输出信号。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于滤波器组的多载波通信系统，包括ROM模块、正交振幅调制模块、IFFT模块、原型滤波器、加帧头模块和并串转换模块；