滤波器组多载波技术
基于FFT的FBMC-OQAM系统干扰消除均衡算法
基于FFT的FBMC-OQAM系统干扰消除均衡算法陈川【摘要】结合交错正交幅度调制的滤波器组多载波系统(FBMC-OQAM)是5G物理层接入技术的备选方案之一.相比于传统的CP-OFDM系统,FBMC-OQAM系统不需要添加保护间隔CP,具有更高的频谱效率.FBMC-OQAM系统仅在实数域正交,因此在无线通信复数域信道下会产生严重的自干扰,传统的ZF和MMSE均衡算法运用到FBMC-OQAM系统中效果并不理想,本文针对现有的干扰消除算法性能提升有限且复杂度过高的问题,提出一种基于FFT变换的干扰消除算法,仿真结果表明,该算法具有更好的误码率性能,且算法复杂度较低.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2017(037)001【总页数】4页(P27-30)【关键词】FBMC-OQAM;信道均衡;低复杂度;FFT【作者】陈川【作者单位】重庆邮电大学通信与信息工程学院【正文语种】中文陈川硕士研究生，重庆邮电大学通信与信息工程学院。
主要研究方向为移动通信物理层算法。
5G物理层接入技术的备选方案有很多，除了传统OFDM技术之外，主要有基于滤波的正交频分复用（F-OFDM）、通用滤波多载波技术（UFMC）、广义频分复用（GFDM）、基于滤波器组的多载波调制（FBMC）、总的来说各有各的优势和不足。
其中结合了FBMC与交错正交幅度调制（OQAM）的FBMC-OQAM技术就是其中一种。
FBMC的概念最先在20世纪60年代由Chang和Saltberg提出，但由于实现复杂度等问题一直未被使用。
直到2008～2010年，欧洲的一些高校和研究机构合作开展了一个名为PHYDYAS的项目，并做了大量研究，发表了几十篇相关的论文。
PHYDYAS项目研究的主要内容包括：原型滤波器的设定，采用PPN降低复杂度，与MIMO结合，结合OQAM调制等。
为FBMC技术的研究和应用做出了巨大贡献。
FBMC-OQAM系统与传统的CP-OFDM系统相比，由于FBMC-OQAM信号中没有使用CP，因此FBMC-OQAM数据传输速率相对比较高；而且它的第一旁瓣低达-40dB，远远低于OFDM的-13dB，因此可以有效减小用户间干扰。
(完整word)5G通信关键技术解密
5G的关键技术无线接入部分1.大规模MIMO 技术MIMO技术将传统的时域、频域、码域三维扩展为了时域、频域、码域、空域四维,新增纬度极大的提高了数据传输速率。
随着天线能力和芯片处理能力的增强，目前MIMO技术从2*2MIMO 发展为了8＊8MIMO，从单用户MIMO发展为了多用户MIMO和协作MIMO。
目前MIMO技术的新进展包括三个方面：从无源到有源，从二维（2D)到三维(3D)，从高阶MIMO到大规模阵列。
有源天线系统（AAS)在天线系统中集成射频电路功能，从而提高能量效率,降低系统的功耗;提高波束赋行能力，进一步提高系统的容量性能；降低站址维护和租赁费用：3D MIMO支持多用户波束智能赋型,减少用户间干扰，结合高频段毫米波技术，将进一步改善无线信号覆盖性能。
大规模阵列MIMO提供了更强的定向能力和赋形能力：多维度的海量MIMO技术,将显著提高频谱效率，降低发射功率，实现绿色节能，提升覆盖能力，而如今大规模MIMO仍旧面临一些问题，如大规模天线信道测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、码本及反馈机制、天线的规模尺寸、实际工程安装和使用场景等问题，这些问题的探讨和成果会成为未来5G的重要发展方向.--——-—-——-—-—-————---——--—————--—--------———-———-——-————---—--————---—---—-——--—-——--—-—--—————————---——--———-—--—--————___________________________________________________________________________MIMO技术已经广泛应用于WIFI、LTE等.理论上，天线越多，频谱效率和传输可靠性就越高.大规模MIMO 技术可以由一些并不昂贵的低功耗的天线组件来实现，为实现在高频段上进行移动通信提供了广阔的前景，它可以成倍提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量，帮助运营商最大限度利用已有站址和频谱资源。
多速率卡尔曼滤波
多速率卡尔曼滤波
多速率卡尔曼滤波（Multirate Kalman Filtering）是一种用于估计和滤波具有多个采样率的系统状态的技术。
在某些应用中，系统的不同部分可能以不同的频率进行采样或更新，这就需要使用多速率卡尔曼滤波来处理这些异步数据。
传统的卡尔曼滤波器是基于离散时间的线性系统模型，假设所有的状态和观测数据在同一时间步长上进行更新。
然而，对于多速率系统，不同的状态或观测数据可能以不同的时间步长进行更新，这就引入了额外的挑战。
多速率卡尔曼滤波通过扩展传统的卡尔曼滤波框架，使其能够处理多个采样率。
它利用系统的采样率信息，对不同速率的状态和观测数据进行相应的更新和预测。
具体来说，多速率卡尔曼滤波通过两个主要步骤实现：
1. 速率划分（Rate Partitioning）：将系统的状态和观测数据划分为不同的速率组。
每个速率组包含以相同频率更新的状态和观测数据。
2. 多速率滤波（Multirate Filtering）：对每个速率组应用独立的卡尔曼滤波器，并使用适当的时间步长进行状态预测和更新。
不同速率组之间可以通过插值或外推等技术进行信息传递和同步。
多速率卡尔曼滤波在许多领域中都有应用，特别是在传感器融合、无线通信、机器人导航等领域。
它可以有效地处理不同速率的数据，并提供准确的状态估计和滤波结果。
然而，多速率卡尔曼滤波的设计和实现相对复杂，需要对系统的采样率特性和数据同步进行仔细的分析和处理。
ufmc技术原理
ufmc技术原理UFMC技术原理UFMC（Universal Filtered Multi-Carrier）技术是一种用于无线通信系统的多载波调制技术。
它在传输过程中采用了滤波器组来调制和解调信号，以提高系统的性能和频谱效率。
本文将介绍UFMC技术的原理和优势。
一、UFMC技术原理UFMC技术的核心原理是利用滤波器组对信号进行调制和解调。
在传统的多载波调制技术中，信号被分成多个子载波进行调制，而UFMC 技术则将信号分成多个子信号，并在每个子信号上应用不同的滤波器。
这些滤波器可以根据信道的频率响应进行优化，以提高系统的性能。
在UFMC技术中，发送端首先将要传输的信号分成多个子信号，并在每个子信号上应用相应的滤波器。
这些滤波器可以使每个子信号的频谱更加集中，减少了子信号之间的干扰。
然后，每个子信号经过独立的调制器进行调制，并通过独立的天线传输。
接收端收到信号后，利用相应的滤波器将每个子信号解调，并将它们合并成原始信号。
二、UFMC技术的优势与传统的多载波调制技术相比，UFMC技术具有以下优势：1. 高频谱效率：由于UFMC技术采用滤波器组对信号进行调制，可以更好地利用频谱资源。
这使得UFMC技术在频谱效率方面具有明显优势，能够在有限的频带内传输更多的数据。
2. 抗多径干扰能力强：UFMC技术在每个子信号上应用不同的滤波器，可以有效抑制多径干扰。
这使得UFMC技术在复杂的无线信道环境下具有更好的性能，能够提供更可靠的通信连接。
3. 灵活性高：UFMC技术可以根据不同的应用需求进行灵活配置。
通过调整滤波器组的参数，可以适应不同的频谱资源和信道条件，从而提供更好的系统性能。
4. 兼容性强：UFMC技术可以与现有的无线通信系统兼容。
由于UFMC技术只在物理层进行改进，不需要对上层协议进行修改，因此可以与现有的无线通信标准（如LTE）无缝集成。
5. 低功耗：由于UFMC技术在信号调制和解调过程中采用了滤波器组，可以减少功耗。
5G新型多载波UF-OFDM技术及测试
1引言随着移动互联网和物联网的飞速发展，5G需要满足多样化业务需求，解决不同应用场景下的差异化性能指标带来的挑战，有效实现连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠等目标。
为了满足上述需求，发展5G新空口技术势在必行。
一直以来，波形一直是无线空口技术的主要组成部分之一。
4G选择了CP-OFDM作为其空口传输波形。
CP-OFDM技术具有传输效率高，实现简单，易与MIMO结合的优点。
但CP-OFDM频域的正交性结构决定了它对时偏和频偏非常敏感。
同时，由于CP-OFDM在时域处理中采用了矩形窗截断，故存在较高的带外泄露，更加不利于对相邻子带异步传输的支持。
另外，4G系统功能中采用的CP-OFDM技术在整个带宽中只支持一种波形参数配置，不能很好地满足多样化的业务需求。
为了满足丰富多样的业务需求，5G新波形技术需要能够针对不同的业务场景、传输环境，为每个用户选择合适的多载波参数进行灵活配置，并能同时服务不同参数配置的多个用户。
例如，为低时延业务配置较短的符号长度，为多媒体广播业务配置较大的子载波间隔，并允许两种业务的并行传输。
另外，物联网业务成为5G应用的重要组成部分之一。
针对日益丰富的物联网应用，5G需要提供有效的小数据包传输。
尽可能避免用于同步和其他需求的信令交互，减少信令开支，缩短终端设备的活跃时间，降低终端功耗。
这就需要5G新波形技术对时频不同步具有较高的耐受性，有效地支持多用户异步传输。
本文针对贝尔实验室提出的5G新型多载波技术UF-OFDM及其实现方案，从收发机设计、测试系统搭建、测试用例及结论等方面进行了介绍。
测试结果表明，UF-OFDM技术继承了CP-OFDM的优点，并通过滤波技术大幅度降低带外泄漏，可有效支持相邻子带的异步传输。
同时，UF-OFDM能够根据不同业务对于波形参数的不同需求在统一的物理层平台上进行动态的选择和配置，可满足5G系统在统一技术框架基础上支持不同场景差异化技术方案的需求。
98. 什么是信号传输中的多载波技术？
98. 什么是信号传输中的多载波技术？98、什么是信号传输中的多载波技术？在当今数字化通信的时代，信号传输技术不断发展和创新，其中多载波技术是一项至关重要的技术手段。
那么，到底什么是信号传输中的多载波技术呢？简单来说，多载波技术是一种将高速数据流分解为多个低速子数据流，并通过多个并行的载波进行传输的技术。
想象一下，我们有一个巨大的包裹需要运输，直接搬这个大包裹可能很困难，但如果把它分成许多小包裹，运输起来就会轻松很多。
多载波技术就类似于这种分包裹运输的方式。
为了更深入地理解多载波技术，我们先来了解一下传统的单载波传输。
在单载波传输中，整个信号带宽都被一个载波所占据。
这就好比在一条单车道的道路上，所有的车辆都只能依次通过，一旦遇到拥堵或者干扰，整个传输就可能会受到严重影响。
而多载波技术则开辟了多条“车道”。
它将可用的频谱资源划分成多个相互正交的子载波。
这些子载波就像是多条并行的车道，每个子载波都可以独立地传输数据。
这样一来，即使某个子载波受到干扰或者出现问题，也不会对整个信号传输造成致命的影响，因为其他子载波还在正常工作，从而提高了信号传输的可靠性和稳定性。
多载波技术的一个关键特点是正交性。
正交的子载波之间相互独立，不会相互干扰。
这就好像在一个繁忙的十字路口，不同方向的车辆行驶轨迹相互垂直，互不影响，从而能够高效、有序地通行。
在实际应用中，多载波技术有多种实现方式，其中比较常见的是正交频分复用（OFDM）技术。
OFDM 技术将高速的串行数据转换为多个低速的并行数据，并调制到不同的子载波上进行传输。
接收端再通过相应的解调和解码过程，将各个子载波上的数据还原为原始的高速数据流。
多载波技术具有许多显著的优点。
首先，它能够有效地对抗多径衰落。
在无线通信环境中，信号往往会通过多条不同的路径到达接收端，这些路径的长度和衰减程度不同，导致信号在时间上产生延迟和幅度上的变化，这就是多径衰落。
多载波技术通过将信号分散到多个子载波上，可以减少多径衰落对单个载波的影响，从而提高信号的质量。
现代数字通信 论文 CMT性能仿真
现代数字通信实验报告CMT性能仿真摘要：本文主要介绍了一种多载波无线通信中的调制方式CMT，CMT基于余弦调制滤波器组CMFB。
在CMT中，子载波采用脉冲振幅调制（PAM）。
文中首先会介绍CMT的原理、系统结构以及滤波器设计方法，然后列出CMT在不同类型信道下的传输性能仿真，最后与其他多载波调制方法进行了比较并给出结果。
关键字：CMFB CMT PAM 多载波调制一、引言近年来，多速率滤波器组技术在语音编码、图像变换通信信号处理、雷达等方面得到了广泛应用。
余弦调制滤波器组(CMFB)是一种特殊的多速率滤波器组。
基于CMFB的多载波调制相对于传统的多载波调制来说，是一种频谱利用率更高，抗干扰(尤其是窄带干扰)性能更强的调制方法。
滤波器组多载波(CMFB)比OFDM 有更多的优点。
CMFB具有盲检测能力，且与基于OFDM系统相比，CMFB具有以下的特点：➢设计过程简单，只需优化设计原型低通滤波器;➢分析器和综合器等长，系数都是实数，且子带信号都是实信号;➢在实现余弦调制滤波器组时，与DFT(离散傅立叶变换)滤波器组类似，可以利用DCT(离散余弦)变换来实现;➢缺点是原型低通滤波器具有线性相位，但分析滤波器和综合滤波器不具有线性相位。
二、CMT系统原理及设计2.1 系统结构及原理基于CMT制解调系统的原理框架如下图1所示：图1基于CMT 制解调系统的原理框架图基于CMT 调制解调系统的原理是，输入数据流首先经过一个串/并转换器和PAM 编码器，然后通过CMT 调制器，调制后的输出信号进入信道，此信道可以是AWGN 信道、带限信道以及瑞利衰落信道，在接收端调制信号通过CMT 解调器，解调后的信号再通过抽样判决和并/串转换，恢复原始信号码流。
2.2 脉冲成形滤波器的设计在数字通信中，基带信号的频谱范围很宽，为了有效地利用信道，在信号传输出去之前，都要对信号频谱压缩，使其在消除ISI 和达到最佳检测的前提下，大大提高频带的利用率，利用脉冲成形滤波器对信号进行滤波，就能有效地达到这一功能。
多载波无源互调干扰抑制技术研究
多载波无源互调干扰抑制技术研究多载波无源互调干扰抑制技术研究摘要：随着通信技术的发展，无线通信在现代社会中的地位日益重要，而无源互调干扰作为通信系统中的一种重要干扰，限制了通信系统的发展。
传统的解决方法是使用滤波器或放大器等有源设备，但这些方法消耗较大且相对低效。
为了提升无线通信系统的性能和效率，本文探究了多载波无源互调干扰抑制技术。
该技术采用了全新的无源抑制方法，能够有效地抑制无源互调干扰，提高通信系统的性能和效率。
本文首先介绍了多载波系统的基本概念和无源互调干扰的产生机制，然后详细阐述了多载波无源互调干扰抑制技术的原理与方法。
其中，对于不同类型的干扰信号，本文分别提出了相应的抑制方法，并对比了其优缺点。
最后，本文通过仿真实验验证了该技术的可行性和有效性，证明了其在抑制无源互调干扰方面具有较好的性能和应用前景。
关键词：多载波，无源互调干扰，抑制技术，性能，效一、引言随着数字通信技术的发展，无线通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
然而，在通信系统中，干扰是无法避免的问题之一。
其中，无源互调干扰作为一种常见且严重的干扰，已经成为限制通信系统性能和效率的主要因素。
在传统的解决方法中，使用滤波器或放大器等有源设备，但这些方法消耗较大且相对低效。
因此，本文将探究一种新的无源互调干扰抑制技术，即多载波无源互调干扰抑制技术，以提高通信系统的性能和效率。
二、多载波系统的基础多载波系统是一种用于将数字信号传输到目标设备的通信系统。
该系统将多个载波信号组合成一个更高频率的信号，并在接收端将其分解回原始信息。
这种系统在无线通信中得到了广泛的应用，例如Wi-Fi、蓝牙、无线电等。
然而，在多载波系统中存在着许多的干扰，其中最常见的是无源互调干扰。
无源互调干扰是一种由于不同载波信号间的非线性交互而产生的干扰。
当两个或更多的载波信号同时存在于系统中时，它们之间会相互干扰，导致接收信号质量降低。
三、多载波无源互调干扰抑制技术的原理与方法多载波无源互调干扰抑制技术是一种可以有效地抑制无源互调干扰的新技术。
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滤波器组多载波技术
滤波器组多载波技术又被称作FBMC技术，是Filter Bank based Multicarrier 的缩写。
其技术本身可以对于频谱效率问题、多径衰落问题进行有效的解决。
FBMC技术具有较强的抗干扰能力，对于一些高速率通信需求可以有效的满足，并且保障信号的接收效果。
作为新一代的核心技术，FBMC技术应用于无线通信系统中，可以更好的适应新一代带宽的网络环境。
但是，在FBMC技术应用的过程中，虽然为了提高整体通信性能，采取了时域非矩形脉冲形式，但是其技术应用过程中的均衡技术、信道估计、同步技术以及快速算法等技术的实现的难度也得到了增加。
在FBMC技术应用的过程中，要对于5G通信技术的滤波器组的实现算法进行进一步的研究。
多载波通信是采用多个载波信号，首先把高速数据流分割成若干并行的子数据流，从而使每个子数据流具有较低的传输速率，并用这些子数据流分别调制相应的子载波信号。
在传输过程中，由于数据速率相对较低，码元周期变长，因此，只要时延扩展与码元周期的比值小于某特定值，就可以解决码间干扰问题。
因为多载波调制对信道多径时延所造成的时间弥散性敏感度不强，所以，多载波传输方案能够在复杂的无线环境下给数字数据信号提供有效的保护。
OFDM作为最常用的滤波器组多载波技术在理论上和应用上都己十分成熟，但在时变信道下子带间脆弱的正交性导致性能下降很严重，这使得研究非矩形脉冲成型的多载波技术成为必要，以致滤波器组多载波理论再次得到学术界关注。
FBMC属于频分复用技术，通过一组滤波器对信道频谱进行分割以实现信道的频率复用。
对现在的滤波器组多载波系统进行分类，大致分为余弦调制多频技术、离散小波多音频调制技术、滤波多音频调制技术、基于偏移正交幅度调制(offset quadratureamplitude modulation，OQAM)的OFDM技术和复指数调制滤波器组技术(exponential modulate filter bank，EMFB)。
FBMC系统由发送端综合滤波器和接收端分析滤波器组成如图2所示。
分析滤波器组把输入信号分解成多个子带信号，综合滤波器组对各个子带信号进行综合后进行重建输出。
由此可知，分析滤波器组和综合滤波器组互为逆向结构。
无论是分析滤波器组还是综合滤波器组它们的核心结构都是原型滤波器，滤波器组中其他的滤波器都是基于原型滤波器通过频移而得到。
分析滤波器组和综合滤波器组的原型函数互为共扼和时间翻转。
分析滤波器组和综合滤波器组的数学表达式如下。
根据滤波器组知识，滤波器组的时域矩阵描述可以把滤波器组和信号变换分析联系起来，而OFDM系统通常是基于DFT /IDFT变换实现调制和解调，实际上图1也可以用滤波器组来表示，如图3所示。
图3 OFDM系统的滤波器组结构框图
其中，IDFT:
图3完整示意了基于滤波器组的OFDM调制解调系统，待发送的信号先经过串并转换后，通过一个IDFT模块和综合滤波器组，调制到各个子载波上，再经并串转换，最后，经数/模转换发送出去。
接收端为发送端逆过程。
FBMC在5G系统中的应用
由于在频谱效率、对抗多径衰落、低实现复杂度等方面的优势，OFDM (orthogonal frequency di-vision multiplexing)技术被广泛应用于各类无线通信系统，如WiMaX, LTE和LTE-A系统的下行链路，但OFDM技术也存在很多不足之处。
比如，需要插入循环前缀以对抗多径衰落，从而导致无线资源的浪费;对载波频偏的敏感性高，具有较高的峰均比;另外，各子载波必须具有相同的带宽，各子载波之间必须保持同步，各子载波之间必须保持正交等，限制了频谱使用的灵活性。
此外，由于OFDM技术采用了方波作为基带波形，载波旁瓣较大，从而在各载波同步不能严格保证的情况下使得相邻载波之间的干扰比较严重。
在5G系统中，由于支撑高数据速率的需要，将可能需要高达1 GHz的带宽。
但在某些较低的频段，难以获得连续的宽带频谱资源，而在这些频段，某些无线传输系统，如电视系统中，存在一些未被使用的频谱资源(空白频谱)。
但是，这些空白频谱的位置可能是不连续的，并且可用的带宽也不一定相同，采用OFDM技术难以实现对这些可用频谱的使用。
灵活有效地利用这些空白的频谱是5G系统设计的一个重要问题。
为了解决这些问题，寻求其他多载波实现方案引起了研究人员的关注。
其中，基于滤波器组的多载波(FBMC, filter-bank based multicarrier)实现方案是被认为是解决以上问题的有效手段，被我国学者最早应用于国家863计划后3G试验系统中。
滤波器组技术起源于20世纪70年代，并在20世纪80年代开始受到关注，现已广泛应用于图像处理、雷达信号处理、通信信号处理等诸多领域。
在基于滤波器组的多载波技术中，发送端通过合成滤波器组来实现多载波调制，接收端通过分析滤波器组来实现多载波解调。
合成滤波器组和分析滤波器组由一组并行的成员滤波器构成，其中各个成员滤波器都是由原型滤波器经载波调制而得到的调制滤波器。
与OFDM技术不同，FBMC中，由于原型滤波器的冲击响应和频率响应可以根据需要进行设计，各载波之间不再必须是正交的，不需要插入循环前缀;能实现各子载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度的灵活控制，从而可灵活控制相邻子载波之间的干扰，并且便于使用一些零散的频谱资源;各子载波之间不需要同步，同步、信道估计、检测等可在各资载波上单独进行处理，因此尤
其适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路。
但另一方面，由于各载波之间相互不正交，子载波之间存在干扰;采用非矩形波形，导致符号之间存在时域干扰，需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。
FBMC技术作为5G系统多载波方案的重要选择，吸引了越来越多人的研究兴趣。
由于在FBMC技术中应特性的要求多载波性能取决于原型滤波器的设计和调制滤波器的设计，而为了满足特定的频率响要求原型滤波器的长度远远大于子信道的数量，实现复杂度高发展符合5G要求的滤波器组的快速实现算法是FBMC技术重要的研究内容不利于硬件实现。
因此发展符合5G要求的滤波器组的快速实现算法是FBMC技术重要的研究内容。
在5G 系统中, 支撑高数据速率的需要, 可能需要高达1GHz的带宽。
但在某些较低的频段, 难以获得连续的宽带频谱资源, 某些无线传输系统,存在一些未被使用的频谱资源(空白频谱)。
但是, 这些空白频谱的位置可能是不连续的, 并且可用的带宽也不一定相同, 采用OFDM 技术难以实现对这些可用频谱的使用。
FBMC方案被认为是解决问题的有效手段。
FBMC中,由于原型滤波器的冲击响应和频率响应可以根据需要进行设计, 各载波之间不再必须是正交的, 不需要插入CP; 能实现各子载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度的灵活控制, 从而可灵活控制相邻子载波之间的干扰, 并且便于使用一些零散的频谱资源; 各子载波之间不需要同步, 同步、信道估计、检测等可在各子资载波上单独进行处理,适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路。
但由于各载波之间相互不正交, 子载波之间存在干扰; 采用非矩形波形, 导致符号之间存在时域干扰, 需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。