基于快速卷积实现滤波多音调制系统的研究

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1、分类号TN911密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-01117重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于快速卷积实现滤波多音调制系统的研究英文题目ImplementationofFilteredMultiToneSystembasedonFastConvolution学号S130101136姓名秦梦瑶学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师王光宇教授完成日期2016年6月8日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或

2、撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆邮电大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的人员对本文研究做出的贡献均已在论文中作了明确的说明并致以谢意。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本人完全了解重庆邮电大学有权保留、使用学位论文纸质版和电子版的规定，即学校有权向国家有关部门或机构送交论文，允许论文被查阅和借阅等。本人授权重庆邮电大学可以公布本学位论文的全部或部分内容，可编入有关数据库或信息系统进行检索、分析或评价，可以采用影印、缩印、扫描或拷贝等复制手段保存、汇编本学位论文。（注：保密的学位论文在解密后适用本授权书。）作者签名：导师签名：日期：年月

3、日日期：年月日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要为适应未来海量移动数据流量的飞速增长，第五代移动通信要求最大限度地利用各种频带资源，这对物理层的传输波形提出了更高频域分辨率、更高频带效率等苛刻的特性要求。滤波多音(FilteredMultiTone,FMT)调制是一种基于滤波器组的多载波调制系统。与第四代移动通信物理层核心技术——正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)相比，FMT可以灵活地选择平滑的滤波函数代替OFDM中的矩形函数，从而达到更高的频谱分辨率和更好的频谱约束能力，避免了循环前缀和虚载波等额外

4、开销。但为了满足特定的频率特性要求，滤波器的设计长度往往大于系统符号周期，造成FMT实现工作频率高，运算复杂度大，灵活性差，极大地约束了其在未来下一代网络物理层的应用前景。针对这些问题，本文对FMT系统进行了详细的研究，研究成果如下：1.研究了基于快速卷积的FMT(Fast-ConvolutionFMT,FC-FMT)实现方案。该方案放弃传统时域实现方式，从FMT系统输入输出信号的频域变化分析出发，利用基于重叠保留法的快速卷积原理，将时域卷积转换为频域乘积，并采用频率抽样法设计原型滤波器，在频域实现了FMT调制系统。通过对子载波滤波器互不重叠的FC-FMT系统进行仿真

5、，验证了该实现方案的有效性，表明了原型滤波器的设计和重叠因子的大小是影响系统的主要因素。2.比较了直接实现、多相实现和快速卷积实现三种FMT系统方案。通过比较得出，快速卷积实现方案因需要引入过采样因子，其频谱利用率低于其他两种实现方案，但其运算速率较低，运算量较少，更适用于实际的高速数据传输。同时，该实现方案可以灵活地选择使用或关闭某段频谱，也可以灵活地控制子信道的中心频率和带宽，具有更好的灵活性。3.提出了一种提高FC-FMT系统频谱利用率的方案(OverlappingFC-FMT)。该方案针对FC-FMT系统频带效率低下的问题，通过控制相邻滤波器间重叠点数来提高系

6、统频谱利用率。首先从理论上推导了由频谱重叠引入的干扰滤波器，并通过仿真验证了在提高频谱利用率的前提下，额外增加的载波间干扰可被控制在一定范围内。然后建立OverlappingFC-FMT系统仿真平台，仿真结果表明在参数（重叠因子、I重庆邮电大学硕士学位论文摘要重叠点数、滚降系数）配置不同的情况下，系统表现出不同的性能（运算复杂度、频谱利用率、均方误差等）。正因为OverlappingFC-FMT系统具有这种良好的灵活性的特点，因而在实际应用中，可通过简单地配置最优参数以满足各种业务的不同需求。关键词：FMT调制，多相分解，快速卷积，频率抽样法II重庆邮电大学硕士学位论

7、文AbstractAbstractInordertomeettheexplosivegrowthofmassivemobiledatatraffic,thefifthgenerationmobilecommunicationnetwork(5G)requiresmaximizationutilizationofthevarioustypesofspectrumresources.Thisdemandsthetransmissionwaveformofthephysicallayerwithhighspectralresolutionandhighsp