5G空中接口F-OFDM的研究.pdf

1、ICT（Information Communications Technology）的發(fā)展和全球數(shù)字浪潮預(yù)示著未來5G移動通信網(wǎng)絡(luò)即將誕生。5G支持豐富的業(yè)務(wù)場景，不同業(yè)務(wù)場景需要不同的參數(shù)。傳統(tǒng)正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）有實現(xiàn)簡單、傳輸效率高等優(yōu)點，被應(yīng)用于4G中。然而，OFDM整個系統(tǒng)帶寬參數(shù)固定，帶外泄露也較高，OFDM已難以滿足5G的需求。基于濾

2、波的 OFDM（Filtered-OFDM）是能解決傳統(tǒng)OFDM缺陷的新型空中接口：它將系統(tǒng)帶寬劃分為多個子帶，各子帶參數(shù)可根據(jù)實際業(yè)務(wù)場景進(jìn)行配置；F-OFDM的子帶濾波器能抑制子帶帶外頻譜泄露。而且，F(xiàn)-OFDM各子帶的核心仍是OFDM，實現(xiàn)了向前兼容。F-OFDM的新增模塊主要是子帶濾波器，子帶濾波器主要涉及兩個問題：1）子帶濾波器的生成過程不應(yīng)過于復(fù)雜，從原理上來講，只要滿足濾波性能，都能充當(dāng)F-OFDM的子帶濾波器，但考慮到F

3、-OFDM各子帶參數(shù)可根據(jù)實際業(yè)務(wù)配置，子帶濾波器參數(shù)會隨之變化，所以子帶濾波器的生成過程應(yīng)簡單易實現(xiàn)；2）濾波操作計算復(fù)雜度高，濾波操作通常通過線性卷積實現(xiàn)，為了避免子帶間相互干擾，子帶濾波器的長度往往很大，這會導(dǎo)致濾波操作的計算復(fù)雜度非常高，而高計算復(fù)雜度的濾波操作難以被5G通信的實際應(yīng)用接受。
　　本文首先以移動通信系統(tǒng)為背景，梳理出跟F-OFDM相關(guān)的基礎(chǔ)內(nèi)容。結(jié)合F-OFDM的子帶符號，從時域到頻域分析F-OFDM子帶帶

4、外頻譜泄露較高的原因：子帶符號的頻譜由sinc函數(shù)組成，sinc函數(shù)的旁瓣造成子帶帶外泄露。
　　然后，本文使用基于窗函數(shù)軟截斷的方法生成子帶濾波器。使用該方法生成濾波器的過程簡單，不影響各子帶根據(jù)實際業(yè)務(wù)配置參數(shù)。接著分析濾波操作的計算復(fù)雜度，根據(jù)時域循環(huán)卷積和頻域乘法的等效關(guān)系，采用重疊保留方法（Overlap Save Method,OLS）實現(xiàn)低復(fù)雜度的頻域濾波，并給出頻域濾波操作計算復(fù)雜度與時域卷積濾波操作計算復(fù)雜度相比

5、較的算式。根據(jù)該算式可以得出結(jié)論：頻域乘法濾波操作的計算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于時域卷積濾波操作的計算復(fù)雜度，較大程度地提高了F-OFDM子帶濾波的時間效率。
　　最后，在MATLAB平臺下，選擇對F-OFDM下行鏈路仿真。在fdatool中采用窗函數(shù)軟截斷生成子帶濾波器時，其過程簡單易實現(xiàn)。根據(jù)仿真結(jié)果可以看出：OFDM的功率譜密度約在-30dB處開始出現(xiàn)旁瓣，F(xiàn)-OFDM子帶上的子帶濾波器抑制了子帶帶外頻譜泄露，其子帶OFDM的功率譜密