基于5G的调制技术研究

基于5G的调制技术研究(论文14000字)
摘要：一般来说，基带信号包含低频分量，所以其波长较大，如果直接发射，天线尺寸会过长，而发射高频信号则可以提高效率。所谓调制，就是让原始信号依附在载波的参数上，使得其参数反映其变化状况。经过调制，信源更适合在无线信道中传输。调制可以将原始信号搬移到高频处进行发射和便于同时传输多路不同的基带信号。
最初的调制技术是模拟调制，即调制信号和载波都是连续的，如1G的FDMA模拟调制技术，从2G开始，使用的调制技术大都是数字调制，即调制信号是数字的，而载波是连续的，如TDMA和CDMA数字调制。至此，调制技术由单载波调制发展到多载波调制，其中代表为OFDM多载波调制。为了提升系统的频谱利用率和误码率，基于5G的调制技术研究由此展开，目前备受关注的5G调制技术主要有：基于滤波的正交频分复用技术、滤波器组多载波技术和通用滤波器多载波技术。针对调制技术的发展，本文进行了如下几个方面的工作：
1、研究OFDM多载波调制技术的框图及模块。分析OFDM系统的传输结构和编码映射方式，最后分析保护间隔对于OFDM信号ISI和ICI的消除。
2、研究5G新型多载波调制技术F-OFDM、UFMC和FBMC的基本结构和关键性能，分析方式与OFDM类似。
3、设置相关的参数，通过matlab仿真比较OFDM与新型多载波调制技术的功率谱密度，以此分析OFDM调制技术的不足，5G关键技术所达到的性能提升。
关键词：功率谱密度，基于滤波的正交频分复用，滤波器组多载波，通用滤波器多载波

Research on Modulation Technology based on 5G
Abstract:Generally speaking, The baseband signal contains low frequency components, so its wavelength is large. If it is transmitted directly, the antenna size will be too long, while transmitting high frequency signal can improve the efficiency.The so-called modulation is that the original signal is attached to the parameters of the carrier so that its parameters reflect its variation. After modulation, the source is more suitable for transmission in the wireless channel. Modulation can move the original signal to the high frequency for transmission and facilitate the simultaneous transmission of multiple different baseband signals.
The original modulation technology is analog modulation, that is, the modulation signal and carrier are continuous, such asFDMAtechnology of 1G, most of the modulation technology is digital modulationsince 2G, that is, the modulation signal is discrete,Carrier is a continuous , the representative of which is TDMA and CDMA digital modulation. Sofar, the modulation technology has been developed from single carrier to multi-carrier , in which the representative is OFDM multi-carrier modulation. In order to improve the spectrum efficiency and bit error rate (BER) of the system, the research of multicarrier modulation based on 5G has been carried out. At present, the modulation technology of 5G has drawed more attention. Such as F-OFDM, FBMC and UFMC. In view of the development of modulation technology, the paper includes following work :
The block diagram and each module of OFDM multicarrier modulation technology are studied. The transmission and reception mode of OFDM and its coding mapping mode are analyzed. Finally, the elimination of OFDM signal ISI and ICI by guard interval is analyzed.
The basic structure and key performance of 5G late-model multicarrier modulation technology of UFMC,FBMC and UFMC are studied. The analysis method is similar to that of OFDM.
By setting the relevant parameters and comparing the power spectral density between OFDM and the new multicarrier modulation technique by matlab simulation, the shortcomings of OFDM modulation technology are analyzed, and the performance of 5G key technology is improved.
Key words:PSD,F-OFDM,FBMC,UFMC
 

目 录
第1章  绪论•••••••••••••••••••••••1
1.1研究背景和意义••••••••••••••••••••••••••••1
1.2国内外研究现状••••••••••••••••••••••••••••2
1.2.1OFDM发展过程••••••••••••••••••••••••••2
1.2.2F-OFDM研究现状•••••••••••••••••••••••••2
1.2.3FBMC研究现状••••••••••••••••••••••••••2
1.2.4UFMC研究现状••••••••••••••••••••••••••3
第2章 调制技术的发展•••••••••••••••••••3
2.1 从模拟调制到数字调制•••••••••••••••••••••••••3
2.2 从单载波调制到OFDM多载波调制•••••••••••••••••••••6
2.2.1 OFDM基本原理••••••••••••••••••••••••••6
2.2.2 OFDM系统收发结构分析••••••••••••••••••••••9
2.2.2.1 信号的映射••••••••••••••••••••••••10
2.2.2.2 直接实现OFDM•••••••••••••••••••••••11
2.2.2.3 用IFFT/FFT实现OFDM•••••••••••••••••••12
2.2.3 插入保护间隔消除ISI和ICI•••••••••••••••••••12
第3章  5G新型调制技术••••••••••••••••••14
3.1 F-OFDM调制技术••••••••••••••••••••••••••••14
   3.1.1 F-OFDM系统收发流程•••••••••••••••••••••••14
   3.1.2 波形的产生•••••••••••••••••••••••••••15
   3.1.3 子带帧结构和子载波映射•••••••••••••••••••••15
   3.1.4 子带滤波器•••••••••••••••••••••••••••17
3.2 UFMC调制技术•••••••••••••••••••••••••••••18
   3.2.1 UFMC系统收发基本流程••••••••••••••••••••••18
   3.2.2 UFMC基本原理••••••••••••••••••••••••••19
   3.2.3 子带滤波器•••••••••••••••••••••••••••21
3.3 FBMC-OQAM调制技术••••••••••••••••••••••••••22
   3.3.1 原型滤波器•••••••••••••••••••••••••••22
   3.3.2 OQAM调制方式••••••••••••••••••••••••••24
   3.3.3 多相网络PPN•••••••••••••••••••••••••••25
第四章  仿真实现••••••••••••••••••••••26
4.1 OFDM和F-OFDM的PSD仿真比较•••••••••••••••••••••26
4.2 OFDM与UFMC的PSD仿真比较••••••••••••••••••••••27
4.3 OFDM与FBMC-OQAM的PSD仿真比较••••••••••••••••••••28
第五章  总结与展望••••••••••••••••••••29
参考文献•••••••••••••••••••••••••29
致谢•••••••••••••••••••••••••••32