主要内容

F-OFDM和OFDM调制

这个例子比较正交频分复用(OFDM) Filtered-OFDM (F-OFDM)和突出的候选人调制方案的优点第五代(5克)通信系统。

介绍

这个例子比较Filtered-OFDM调制与通用循环前缀OFDM调制(CP-OFDM)。F-OFDM,精心设计的滤波器应用于时域OFDM符号提高子频带信号的带外辐射,同时保持OFDM符号的复数域正交。

这个示例模型Filtered-OFDM调制具有可配置参数。它强调了滤波器设计技术和基本传输/接收处理。

s = rng (211);%设置RNG状态可重复性

系统参数

定义系统参数的例子。这些参数可以修改探索它们对系统的影响。

numFFT = 1024;% FFT点数numRBs = 50;%资源块的数量rbSize = 12;%每个资源块的副载波数量cpLen = 72;%循环前缀长度的样品bitsPerSubCarrier = 6;% 2:正交相移编码,4:16 qam, 6: 64 qam, 8: 256 qamsnrdB = 18;在dB %信噪比toneOffset = 2.5;%的语气抵消或多余的带宽(副载波)L = 513;%滤波器长度(= filterOrder + 1),奇怪

Filtered-OFDM滤波器设计

适当的过滤F-OFDM满足以下标准:

  • 应该有一个平坦的通带了副载波在副环带吗

  • 应该有一个锋利的过渡带保护频带降到最低

  • 应该有足够的阻带衰减吗

一个过滤器与一个矩形频率响应,即sinc脉冲响应,满足这些标准。让这个因果,低通滤波器实现使用一个窗口,这有效地截断脉冲响应并提供两端平滑过渡到零(3]。

numDataCarriers = numRBs * rbSize;%副环带副载波的数据的数量halfFilt =地板(L / 2);n = -halfFilt: halfFilt;% Sinc函数原型滤波器pb = sinc ((numDataCarriers + 2 * toneOffset)。* n / numFFT);% Sinc截断窗口w = (0.5 * (1 + cos(2 *π。* n / (l - 1))))。^ 0.6;%归一化低通滤波器系数fnum = (pb。* w) / (pb。* w)总和;%滤波器脉冲响应h = fvtool (fnum,“分析”,“冲动”,“Fs”15.36 e6);

图图1:脉冲响应包含一个坐标轴对象。坐标轴对象脉冲响应与标题,包含时间(美国),ylabel振幅包含一个干细胞类型的对象。

%使用dsp过滤器过滤的对象filtTx = dsp.FIRFilter (“结构”,直接形成对称的,“分子”,fnum);filtRx =克隆(filtTx);Rx %匹配滤波器

F-OFDM传输处理

在F-OFDM副环带CP-OFDM信号通过滤波器设计。滤波器的通带对应于信号的带宽,只有几副载波接近边缘的影响。一个重要的考虑因素是,滤波器长度可以允许超过循环前缀长度F-OFDM [1]。传输干扰所使用窗口最小化由于滤波器设计(软截断)。

发送端处理操作以下F-OFDM发射机图所示。

%建立图的谱图hFig =图(“位置”figposition ([46 50 30 30]),菜单条的,“没有”);轴(0.5 [-0.5 -200 -20]);持有;网格包含(归一化频率的);ylabel (“PSD(瓦分贝/ Hz)”)标题(“F-OFDM”,num2str (numRBs)“资源块”,num2str (rbSize)每副载波的])%生成数据符号bitsIn =兰迪([0,1],bitsPerSubCarrier * numDataCarriers, 1);% QAM符号映射器symbolsIn = qammod (bitsIn 2 ^ bitsPerSubCarrier,“InputType”,“一点”,“UnitAveragePower”,真正的);%包数据到一个OFDM符号偏移量= (numFFT-numDataCarriers) / 2;%带中心symbolsInOFDM =[0(抵消,1);symbolsIn;0 (numFFT-offset-numDataCarriers 1)];ifftOut =传输线(ifftshift (symbolsInOFDM));%预谋循环前缀txSigOFDM = [ifftOut (end-cpLen + 1:结束);ifftOut];%过滤器,平尾补零。得到传输信号txSigFOFDM = filtTx ([txSigOFDM;0 (l - 1, 1)]);%绘制功率谱密度(PSD)[psd f] =周期图(txSigFOFDM rectwin(长度(txSigFOFDM)),numFFT * 2, 1“中心”);情节(f, 10 * log10 (psd));

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题F-OFDM 50资源块,12副载波,包含归一化频率、ylabel PSD(瓦分贝/ Hz)包含一个类型的对象。

%计算peak-to-average-power比(地表铺面)点=功率计(测量=“Peak-to-average功率比”,ComputeCCDF = true);下午paprFOFDM = (txSigFOFDM);disp ([“Peak-to-Average-Power-Ratio F-OFDM = 'num2str (paprFOFDM)“数据库”]);
Peak-to-Average-Power-Ratio F-OFDM = 11.371分贝

OFDM调制与相应的参数

相比之下,我们审查现有的OFDM调制技术,充分利用占领乐队,用相同的循环前缀长度。

%绘制功率谱密度(PSD)的OFDM信号[psd f] =周期图(txSigOFDM rectwin(长度(txSigOFDM)), numFFT * 2,1,“中心”);hFig1 =图(“位置”figposition ([46 15 30 30]));情节(f, 10 * log10 (psd));网格轴(0.5 [-0.5 -100 -20]);包含(归一化频率的);ylabel (“PSD(瓦分贝/ Hz)”)标题(OFDM,num2str (numRBs * rbSize)副载波的])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题OFDM, 600副载波,包含归一化频率、ylabel PSD(瓦分贝/ Hz)包含一个类型的对象。

%计算peak-to-average-power比(地表铺面)点=功率计(测量=“Peak-to-average功率比”,ComputeCCDF = true);下午paprOFDM = (txSigOFDM);disp ([对OFDM的Peak-to-Average-Power-Ratio = 'num2str (paprOFDM)“数据库”]);
Peak-to-Average-Power-Ratio OFDM = 9.721分贝

比较的谱密度的情节CP-OFDM F-OFDM方案,F-OFDM叶有较低的一边。这允许分配频谱的利用率,从而提高频谱效率。

指的是comm.OFDMModulator系统对象™也可以用于实现CP-OFDM调制。

F-OFDM接收器没有通道

接下来的例子强调了基本F-OFDM接收处理一个OFDM符号。接收到的信号经过匹配滤波器,其次是正常CP-OFDM接收器。它占了FFT运算之前过滤过渡和延迟。

没有衰落信道被认为是在这个例子但噪声添加到接收信号来实现所需的信噪比。

%添加WGNrxSig = awgn (txSigFOFDM snrdB,“测量”);

接收处理操作以下F-OFDM接收机图所示。

%接收匹配滤波器rxSigFilt = filtRx (rxSig);%占过滤器延迟rxSigFiltSync = rxSigFilt (L:结束);%去除循环前缀rxSymbol = rxSigFiltSync (cpLen + 1:结束);%执行FFTRxSymbols = fftshift (fft (rxSymbol));%选择数据副载波dataRxSymbols = RxSymbols(抵消+ (1:numDataCarriers));%的阴谋收到星座符号开关bitsPerSubCarrier情况下2%正交相移编码refConst = qammod ((0:3)。“4“UnitAveragePower”,真正的);情况下4% 16 qamrefConst = qammod ((0:15)。”,16日“UnitAveragePower”,真正的);情况下6% 64 qamrefConst = qammod ((0:63)。”,64年,“UnitAveragePower”,真正的);情况下8% 256 qamrefConst = qammod ((0:255)。”,256年,“UnitAveragePower”,真正的);结束constDiagRx = comm.ConstellationDiagram (“ShowReferenceConstellation”,真的,“ReferenceConstellation”refConst,“位置”figposition ([20 15 30 40]),“EnableMeasurements”,真的,“MeasurementInterval”、长度(dataRxSymbols),“标题”,“F-OFDM解调的符号”,“名字”,“F-OFDM接待”,“XLimits”(-1.5 - 1.5),“YLimits”[-1.5 - 1.5]);constDiagRx (dataRxSymbols);

%通道均衡没有必要在这里没有信道建模%的误码率计算数量= comm.ErrorRate;%执行困难的决定和测量错误rxBits = qamdemod (dataRxSymbols 2 ^ bitsPerSubCarrier,“OutputType”,“一点”,“UnitAveragePower”,真正的);数量=误码率(bitsIn rxBits);disp ([“F-OFDM接待,误码率= 'num2str (ber) (1)“在信噪比= 'num2str (snrdB)“数据库”]);
F-OFDM接待,误码率在信噪比= 0.00083333 = 18分贝
%恢复RNG状态rng(年代);

强调,F-OFDM将过滤阶段添加到现有CP-OFDM处理传输和接收结束。示例模型full-band分配一个用户,但同样的方法可以申请多个乐队(每个用户一个)上行异步操作。

指的是comm.OFDMDemodulator系统对象™可以用来实现CP-OFDM解调后得到匹配滤波。

结论和进一步勘探

的例子介绍了基本特征F-OFDM调制方案在通信系统的发送和接收结束。探索不同的系统参数值的资源块,每个块的副载波数,滤波器长度,语气抵消和信噪比。

通用过滤基于(UFMC)可过滤OFDM调制方案是另一个方法。有关更多信息,请参见UFMC和OFDM调制的例子。这个F-OFDM示例使用一个副环带,而UFMC示例使用多个副环带。

F-OFDM和UFMC都使用时域滤波的细微差别的滤波器的设计和应用。UFMC,滤波器的长度等于循环前置长度限制,而对于F-OFDM,它可以超过CP的长度。

F-OFDM,正交滤波器的设计会导致轻微的损失(严格地说),只会影响边缘副载波。

选定的参考书目

  1. Abdoli J。,Jia M. and Ma J., "Filtered OFDM: A New Waveform for Future Wireless Systems," 2015 IEEE® 16th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), Stockholm, 2015, pp. 66-70.

  2. r1 - 162152。“基于OFDM的灵活的波形5 g。”3GPP TSG RAN WG1 meeting 84bis. Huawei; HiSilicon. April 2016.

  3. r1 - 165425。“F-OFDM方案和滤波器设计”。3GPP TSG RAN WG1 meeting 85. Huawei; HiSilicon. May 2016.

另请参阅

功能

对象

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