基于卡尔曼滤波的FBMC信道估计技术的研究.pdf

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1、硕士学位论文基于卡尔曼滤波的FBMC信道估计技术的研究RESEARCHONFBMCCHANNELESTIMATIONBASEDONKALMANFILTER刘小庆哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文基于卡尔曼滤波的FBMC信道估计技术的研究硕士研究生：刘小庆导师：吴少川教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:TN929.5U.D.C:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONFBMCCHANNELESTIMATIONBASEDONKALMANFILTERCandidate：LiuXiaoqingSupervisor：Prof.WuShaochuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationE

3、ngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着无线通信的发展，第五代移动通信（5G）对于新型波形技术的要求为具有更高的频谱利用率及更大的灵活性。正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMu

4、ltiplexing，OFDM）增加了循环前缀（CyclicPrefix，CP）来抵抗多径干扰，这造成了频谱资源在一定程度上的浪费，并且OFDM具有较大的带外泄露。作为极具吸引力的新型波形之一的滤波器组多载波技术（FilterBankMulti-Carrier，FBMC），与OFDM相比，FBMC系统使用良好的时频聚焦特性的原型滤波器，可以遏制严重的带外频谱泄露；FBMC不需要插入CP来抑制载波间干扰和符号间干扰，提高了频谱利用率；FBMC还具有较强的抗窄带干扰能力；同时FBMC对OFDM具有很高的

5、兼容性。但是同时FBMC也具有一些缺点，FBMC不像OFDM那样在复数域子载波之间完全正交，它的子载波之间只在实数域正交，这导致了FBMC在信道估计和与多输入多输出系统（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）结合方面都不似OFDM那样容易。本文首先通过分析课题研究的背景意义和FBMC的研究现状，得出目前FBMC的研究热点集中在FBMC的信道估计和与MIMO的结合两个方面，因此本文的重点也将集中在这两方面。首先对FBMC的基本结构进行详细的介绍，并将FBMC与OFDM进

6、行性能对比。接下来，在单输入单输出（Single-InputSingle-Output，SISO）系统中，对于FBMC的信道估计技术的研究重点为在多径时变信道条件下的信道估计，而在MIMO系统中，在平坦衰落信道下和多径时变信道下的信道估计均进行研究。由于FBMC只满足实正交条件，相邻子载波之间存在干扰，当信道状态参数为复数时，在接收端将无法把信号与干扰进行分离，因为复数信道使得信号的相位发生旋转，破坏了FBMC子载波之间实正交性，相邻子载波之间的干扰会对接收端的信号处理产生严重的影响，因此在信道估计

7、时需要考虑FBMC中子载波之间存在的固有干扰。在SISO系统中，卡尔曼滤波可以跟踪时变信道，但是传统的梳状导频忽略了FBMC中存在的固有干扰，因此提出基于辅助导频的梳状导频卡尔曼滤波算法，它将计算出所有导频位置处所受的干扰，采用卡尔曼滤波进行信道估计时将利用这个干扰，得到更为准确的信道信息。在MIMO系统下，由于FBMC中存在的固有干扰，MIMO-OFDM系统的信道估计技术不能直接应用于MIMO-FBMC系统中，因此在平坦衰落信道下采用时域扩展算法，将FBMC子载波只在实数域正交恢复为在复数域正交，

8、这样MIMO-I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文OFDM系统的信道估计技术就可以直接应用于MIMO-FBMC系统。在多径时变信道下，采用一种新的发送数据结构：块频域扩展结构，它可以削弱FBMC中的固有干扰对信道估计的影响，也会将这种结构与卡尔曼滤波进行结合，提出基于块频域扩展的卡尔曼滤波MIMO-FBMC信道估计算法。最后总结本文的研究结论，根据本文的研究和FBMC目前的研究现状给出FBMC系统其它一些亟待解决的问题，以及未来的研究方向。关键词：滤波器组多载波；信道估计