滤波器组多载波技术

1、滤波器组多载波技术滤波器组多载波技术也被称为FBMC技术，是基于滤波器组的多载波技术的缩写。 其技术本身可以有效地解决频谱效率问题、多径衰落问题。 FBMC技术具有很强的抗噪能力，可以有效地满足一些高速率通信需求，保证信号的接收效果。 作为下一代的核心技术，FBMC技术已经被应用于无线通信系统，更能适应下一代带宽的网络环境。 然而，在FBMC技术的应用过程中，采用时域非矩形脉冲形式以提高整体通信性能，但在其技术应用过程中实现诸如均衡技术、信道估计、同步技术和高速算法等技术的难度也增加了。 在FBMC技术的应用过程中，进一步研究了5G通信技术滤波器组的实现算法。多载波通信使用多个载波信号来首先将

2、高速数据流分割成多个并行的子数据流，降低每个子数据流的传输速率以在这些子数据流中调制各自的子载波信号。 因为在传输过程中，数据速率相对低并且码元周期长，所以只要延迟扩展和码元周期的比率小于一特定的值，就可以解决码间干扰问题。 多载波调制通过信道多路径延迟引起的时间分散灵敏度不强，因此多载波传输方式可以在复杂的无线环境下为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已经成熟，但在时变信道下子带之间的脆弱正交性严重引起了性能下降，需要研究非矩形脉冲成形的多载波技术，因此滤波器组多载波理论再次引起学界的关注FBMC属于频分多路复用技术，其通过由一组滤波器分割

3、信道的频谱来实现信道的频率多路复用。 将当前滤波器组多载波系统分类，以获得馀弦调制多频技术、离散小波多语音调制技术、基于偏移正交幅度调制(OQAM )的OFDM技术和复指数调制滤波器组技术FBMC系统如图2所示，由发送侧集成滤波器和接收侧分析滤波器构成。 分析滤波器组将输入信号分解为多个子带信号，合成滤波器组合成各子带信号，并重构输出。 由此可知，分析滤波器组和综合滤波器组是相互相反的结构。 分析滤波器组和综合滤波器组的核心结构都是原型滤波器，该滤波器组的其它滤波器通过基于原型滤波器的频率偏移而获得。 分析滤波器组和综合滤波器组的原型函数彼此是共轭和时间反转。 分析滤波器组和集成滤波器组的数学

4、公式如下。根据滤波器组的知识，滤波器组的时域矩阵描述可将滤波器组与信号变换分析联系，OFDM系统通常基于DFT /IDFT变换来实施调制和解调，实际上，图1如图3所示图3是3 OFDM系统的滤波器组配置框图这里是IDFT:图3完全说明基于滤波器组的OFDM调制/解调系统，其中，所发送的信号首先经串并转换，首先通过一个IDFT模块和集成滤波器组调制到每一个子载波上，然后经并串转换，最后是数字/模拟接收侧是发送侧的反过程。FBMC在5G系统中的应用从频谱效率、对抗多路径衰落和实现复杂性等方面的优势出发，OFDM (正交频分复用)技术涉及各种无线通信系统，例如WiMaX、LTE和lt 例如，循环前缀

5、需要插入，循环前缀对引起无线资源的浪费的载波频率偏移的敏感性高，并且具有高峰值平均比，每个子载波必须具有相同的带宽， 频谱使用的灵活性受到限制，例如必须在每个子载波之间维持同步且必须在每个子载波之间维持正交。 另外，由于OFDM技术采用方波作为基带波形，因此，当载波旁瓣变大并且不能精确地确保每个载波的同步时，相邻载波之间的干扰变大。 5G系统需要支持高数据速率，因此可能需要高达1 GHz的带宽。 但是，在某些低频带上获得连续的宽带频谱资源是困难的，在这些频带中，在一些无线传输系统，诸如电视系统中存在未使用的频谱资源(空频谱)。 但是，这些空白频谱的位置可以不连续，并且可以不一定具有相同的可用带

6、宽，因此使用OFDM技术难以实现这些可用频谱的使用。 灵活有效地利用这些空白频谱是5G系统设计的重要问题。为了解决这些问题，寻求其他多运营商实现方案引起了研究者的关注。 其中，基于滤波器组的多载波(FBMC，filter-bank based multicarrier )的实现方案被认为是解决上述问题的有效手段，中国学者最早应用于国家863计划后的3G测试系统。 滤波器组技术起源于1970年代，开始关注于1980年代，现在广泛应用于图像处理、雷达信号处理、通信信号处理等多种领域。 在基于滤波器组的多载波技术中，发送侧通过合成滤波器组来实现多载波调制，接收侧通过分析滤波器组来实现多载波解调。 合

7、成滤波器组和分析滤波器组由并行的成员滤波器组构成，各成员滤波器是由原型滤波器进行载波调制的调制滤波器。 与OFDM技术不同，由于FBMC可以根据需要来设计原型滤波器的冲激响应和频率响应，因此每一个载波之间不是正交的，并且载波带宽的设置与各子载波之间的重叠的程度很灵活由于相邻子载波之间的干扰可以灵活地控制，并且可以容易地使用一些零散频谱资源的各子载波之间不需要同步，并且可以在各资源载波上单独处理同步、信道估计、检测等，因此，特别是对于难以在各用户之间进行精确同步的上行链路是有用的。 但是，因为各载波之间不相互正交，所以如果采用在子载波之间存在干扰的非矩形波形，则必须通过在符号之间存在时域干扰并采

8、用某些技术来去除干扰。FBMC技术作为5G系统多载波方式的重要选择，受到越来越多的研究的关注。 由于在FBMC技术中要求特性的多载波的性能取决于原型滤波器的设计和调制滤波器的设计，所以，原型滤波器的长度远大于子信道的数目，以满足特定的频率响应要求，它的复杂度高，并迅速地实现满足5G要求的滤波器组因此发展满足5G要求的滤波器组的快速实现算法是FBMC技术的重要研究内容。5G系统可能需要高达1GHz的带宽以支持高数据速率的需要。 但是，在某些低频带上难以获得连续的宽带频谱资源，在某些无线传输系统中有未使用的频谱资源(空白频谱)。 但是，这些空白频谱的位置可以不连续，并且可以不一定具有相同的可用带宽，并且难以使用OFDM技术实现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。由于在FBMC中，样机滤波器的冲激响应和频率响应可以根据需要而设计，因此，每个载波之间可能不正交，CP可以被设置为无需插入CP的每个子载波带宽，并且子载波之间的重叠程度可以被灵活地控制在易于使用若干分散谱