OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、偏移正交幅度調制-正交頻分復用（Offset Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OQAM-OFDM）技術具有比OFDM低得多的帶外頻譜泄露，已被標準推進組IMT-2020列為中國第五代移動通信（5G）物理層的主要備選方案之一。但是，在OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中，由無線信道和非完美重建條件引入的干擾會對系統(tǒng)性能造成不利

2、的影響。因此，本論文針對以上兩種干擾，研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的兩個關鍵技術：循環(huán)前綴和原型濾波器，并將OQAM-OFDM技術應用于飛蜂窩通信網(wǎng)絡中以解決多系統(tǒng)共存引起的設備間干擾。本研究主要內容包括：
　?、裴槍τ蔁o線信道引起的符號間干擾（Inter Symbol Interference，ISI）問題，研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的循環(huán)前綴構造方法。本論文研究了添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系

3、統(tǒng)特性，并分析了其信號功率譜。本論文證明了，添加循環(huán)前綴后的循環(huán)前綴-OQAM-OFDM（Cyclic Prefix-OQAM-OFDM，CP-OQAM-OFDM）發(fā)送信號等于將輸入符號添加循環(huán)前綴和循環(huán)后綴后通過OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)得到輸出發(fā)送信號中的一段截取信號，這意味著CP-OQAM-OFDM發(fā)送信號的功率譜會因信號截取所影響?；诖税l(fā)現(xiàn)，本論文提出一種沒有截取OQAM-OFDM輸出信號的擴展CP-OQAM-OFDM（E

4、xtended CP-OQAM-OFDM，ECP-OQAM-OFDM）無線通信系統(tǒng)，使其信號功率譜與原始OQAM-OFDM信號幾乎一樣。本論文還詳細比較了三種添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)，并將其與加窗CP-OFDM無線通信系統(tǒng)進行性能對比。仿真結果表明，在同時考慮功率譜和比特誤碼率（Bit Error Rate，BER）性能時，添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)比加窗CP-OFDM無線通信系統(tǒng)表現(xiàn)更好，并且本論

5、文提出的ECP-OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)在目前添加循環(huán)前綴的OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中具有最好的功率譜性能。
　?、漆槍τ煞峭昝乐亟l件引起的ISI和載波間干擾（Inter Carrier Interference，ICI）問題，研究了OQAM-OFDM無線通信系統(tǒng)中的原型濾波器設計。建立了以最小化阻帶能量為目標，以限制ISI和ICI功率總和為約束的直接優(yōu)化濾波器系數(shù)的優(yōu)化問題。由于優(yōu)化問題中變量個數(shù)太多，本論文對優(yōu)化

6、問題進行了線性變換并通過近似極大地減少了優(yōu)化問題的變量個數(shù)，同時將近似誤差控制在可接受的門限內?；谝陨暇€性變換和近似，本論文利用分支定界法求得減少變量后優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。仿真結果表明，本論文設計出的濾波器的旁瓣性能比頻率采樣技術和加窗技術得到的濾波器更好。
　?、轻槍τ啥嘞到y(tǒng)共存引起的設備間干擾問題，將OQAM-OFDM技術應用到飛蜂窩（Femtocell）通信網(wǎng)絡中，研究了設備間干擾抑制方法。本論文提出利用OQAM-OFD

7、M信號的低帶外泄露特性結合異步傳輸抑制相鄰飛蜂窩小區(qū)之間的干擾，并提出頻譜和小區(qū)分割方法來抑制飛蜂窩和宏蜂窩小區(qū)之間的干擾。在本論文提出的頻譜和小區(qū)分割方法中，上行和下行頻譜都被劃分為四個互不交疊的部分。宏蜂窩小區(qū)和飛蜂窩小區(qū)被分割為三或四個區(qū)域，其中每個區(qū)域分得一部分頻譜。利用提出的干擾抑制方法，相互之間存在干擾的用戶或基站被分開一段距離，從而極大降低了干擾。本論文還從理論上分析了干擾抑制效果和平均傳輸速率性能。仿真結果表明，本論文提