滤波多音调制（FMT）在WLAN环境下的技术研究

论文摘要

为实现未来移动通信的高速宽带和可靠传输，以正交频分复用(OFDM)为代表的多载波调制(MC)技术，因其良好的抗多径能力和克服码间干扰(ISI)的能力而获得了深入研究和广泛应用，其中OFDM已经被多个标准采用，并作为第四代宽带移动通信(4G)系统的备选关键技术之一。但是OFDM也存在一些内在缺点，如它的正交性在传输中易受破坏，从而需要大量的开销(循环前缀(CP)和虚载波等)、较为严格的现载波与定时同步等来保证系统性能。针对OFDM的这些缺点，本文研究了一种新的多载波调制技术——滤波多音调制(FMT)技术及其在无线通信中的应用。 滤波多音调制是基于滤波器组(filter banks)的多载波技术。该技术的主要特点是各子信道具有很高的频谱约束性，对系统频率偏差不敏感，从而克服了OFDM易受频率偏差影响的弱点。但由于采用了不满足理想重构条件的有限冲激响应(FIR)滤波器作为子信道滤波器，FMT系统引入了码间干扰(ISI)，因此系统接收端需要引入子信道均衡技术，以消除滤波器组的影响。 本文系统介绍了FMT基本概念。由于FMT是基于滤波器组调制的技术，因此我们从多采样率数字信号处理和滤波器组技术的角度，对FMT的基本概念进行了描述，给出了严格采样FMT系统和非严格采样FMT系统的有效实现形式。 在FMT系统中，影响系统性能的关键参数是原形滤波器的性能。本文对FMT系统滤波器组的设计进行了系统的研究。由于FMT系统性能与滤波器组的性能息息相关，因此滤波器组的设计成为FMT技术的关键之一。根据FMT的特点，本文提出FMT系统中滤波器组设计的几项性能指标，给出满足这些指标的滤波器设计方法和实例，同时创新性地提出了一种优化的FMT原型滤波器的设计方案。仿真试验表明，采用该准则设计出的原形滤波器与其他方法相比具有较高的可达比特率和较好的误比特率性能。 系统均衡器的设计。因为FMT系统是采用频带严格受限的滤波器组实现的，因此不可避免地引入了ISI，而有效克服ISI的方式是均衡技术。本文根据FMT的特点提出不同的均衡方案，并通过仿真实验比较它们的性能，提出不同环境，不同要求下的不同的均衡方案，同时研究了基于辅助数据均衡(DAE)技术，创新提出了结合因子图的DAE二次判决算法，将其应用于FMT中，取得了良好的均

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 前言
• 第二章 滤波多音调制基本原理
• 2.1 FMT系统模型
• 2.2 滤波器组的一般概念[2]
• 2.3 FMT的有效实现形式
• 2.3.1 精确重建的（K=M）的多相结构
• M）'>2.3.2 FMT系统的加权叠接—相加结构（K>M）
• 第三章 原型滤波器的设计与优化
• 3.1 严格采样FMT系统的原型滤波器的设计
• 3.1.1 严格采样FMT系统有效实现的频域分析
• 3.1.2 FMT系统的矩阵表示
• 3.1.3 传统的基于ICI抑制的FMT系统原形滤波器的设计
• 3.2 基于滤波器组的多采样率原型滤波器的设计
• 3.2.1 频域中的混叠和镜像
• 3.2.2 时域中的混叠和镜像
• 3.2.3 时域指标和频域指标的关系
• 3.3 FMT系统原型滤波器的优化设计
• 3.3.1 最小化ICI
• 3.3.2 最小化ISI
• 3.3.3 FMT系统原形滤波器的优化设计准则
• 3.3.4 优化设计结果
• 第四章 FMT系统均衡器的设计与应用
• 4.1 FMT系统ISI的产生原理
• 4.2 最大似然序列检测
• 4.3 MMSE—DFE均衡
• 4.3.1 判决反馈均衡器原理
• 4.3.2 FMT系统中有效的均衡方法
• 4.3.3 MMSE-DFE的均衡性能和仿真结果
• 4.4 基于数据辅助判决均衡技术
• 4.4.1 DAE原理
• 4.4.2 DAE实现算法
• 4.4.3 实验结果
• 4.5 预编码技术
• 4.5.1 Tomlinson-Harashima预编码原理
• 4.5.2 基于DFE结构的THP方法
• 4.5.3 THP在FMT系统内的实现和性能
• 第五章 FMT系统同步方法研究
• 5.1 同步理论简介
• 5.1.1 符号定时恢复
• 5.1.2 载波频率的恢复
• 5.1.3 载波相位的恢复
• 5.1.4 同步参数的估计
• 5.1.5 同步参数估计的测度
• 5.2 FMT同步误差分析
• 5.2.1 定时偏差对FMT系统的影响
• 5.2.2 载波频率偏移对FMT性能的影响
• 5.2.3 载波相位偏差对FMT性能的影响
• 5.3 FMT同步技术
• 5.3.1 FMT系统的定时与频偏的联合估计
• 5.3.2 FMT定时同步的数据辅助算法
• 5.3.3 FMT数据辅助的载波频率同步算法
• 第六章 FMT系统可达比特率的研究
• 6.1 几个重要概念[3]
• 6.1.1 单载波信道的信噪比间隔分析
• 6.1.2 并行信道的性能参数——几何信噪比（geomatric SNR）
• 6.1.3 注水分布
• 6.1.4 噪声冗余（Margin）最大化（或功率最小化）
• 6.2 FMT系统容量
• 6.3 FMT系统容量最大化的算法实现
• 6.3.1 注水分布的RA加载计算
• 6.3.2 注水分布的MA加载算法
• 6.4 仿真实验
• 6.4.1 子信道可达比特数与ISI,ICI的关系
• 6.4.2 FMT系统在WLAN信道环境下的可达比特率。
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表