UFMC通信系统信道估计方案设计与实现

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）ＵＦＭＣ通信系统信道估计方案设计与实现硕士研究生：郭俊指导教师：何忠秋教授企业导师：李飞跃工程师工程领域：电子与通信工程：论文主审人．薛伟教授哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）UFMC通信系统信道估计方案设计与实现硕士研究生：郭俊指导教师：何忠秋教授学位级别：工程硕士工程领域：电子与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年1月论文

2、答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)DesignandimplementationofchannelestimationschemeforUFMCcommunicationsystemCandidate:GuoJunSupervisor:Prof.HeZhongQiuAcademicDegreeAppliedfor:

3、MasterofEngineeringEngineeringField:ElectronicsandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Jan.,2018DateofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversityUFMC通信系统信道估计方案设计与实现摘要近年来，随着移动通信的发展，通用滤波多载波(UniversalFilteredMultiCarrier,UFMC)技术由于其带外辐

4、射低、抗载波频偏能力强、时频效率高和可不添加循环前缀(CyclicPrefix,CP)等优点而受到人们的广泛关注。但在实际应用时，由于无线信道中多径效应的存在，在不添加CP的UFMC系统中，符号间干扰(InterSymbolInterference,ISI)是不可避免的。基于此，本文研究了在不添加CP的条件下，UFMC系统的信道估计技术，并以此技术为基础，设计并实现了在多径时变信道下UFMC系统的信道估计方案。首先简述了UFMC系统的基本原理，并在多个方面对UFMC系统的性能进行了分析。发现在相同系统参数

5、下，UFMC系统的时频效率要高于CP-OFDM，相对于CP-OFDM，UFMC可以节省大约20%的频谱资源，并且UFMC系统的抗载波频偏性能也要优于CP-OFDM。在高斯白噪声信道下，UFMC系统的误比特率随着滤波器长度的增加而减小。其次，分析了无线信道对UFMC系统造成的影响，并推导了在不添加循环前缀的情况下UFMC系统的信道估计与均衡结构。重点分析了ITU-R信道对UFMC系统的影响，以及在IEEE802.11信道条件下，针对不同的均方根时延扩展，UFMC系统和CP-OFDM系统抗多径时延的性能。发现

6、在合理的系统参数下，由多径效应造成的ISI对UFMC系统影响很小，可忽略不计，由此CP-OFDM系统中的信道估计与均衡技术也可用于UFMC系统。并通过MATLAB仿真，对比分析了在多径信道、单径时变信道和多径时变信道条件下，UFMC和CP-OFDM系统在使用块状导频或梳状导频进行信道估计时的误比特率。最后针对在多径时变信道条件下，基于块状导频或梳状导频的信道估计技术的不足，设计了一种基于混合导频结构的信道估计方案，并对基于此方案的信道估计模块进行了硬件设计与功能验证。对MATLAB仿真结果的分析表明了在多

7、径时变信道条件下基于混合导频结构的信道估计方案优于单独使用块状导频和梳状导频的信道估计方案。对信道估计模块的硬件设计，也为实际应用提供了参考，有利于实际工程中的设计与应用。关键词：通用滤波多载波；时频效率；信道估计；混合导频；FPGAUFMC通信系统信道估计方案设计与实现ABSTRACTInrecentyears,withthedevelopmentofmobilecommunications,theUniversalFilteredMulti-Carrier(UFMC)technologyhaslowo

8、ut-of-bandradiation,stronganti-carrierfrequencyoffset,hightime-frequencyefficiency,andnocyclicprefix(CyclicPrefix).SuchadvantagesasCP)haveattractedpeople'sattention.However,inpracticalapplications,inter-symbolinterf