重疊濾波多音系統的頻偏性能分析及優化*

(重慶郵電大學 移動通信技術重慶市重點實驗室，重慶 400065)

1 引 言

5G研究中的新波形設計旨在保留正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)多載波調制優勢的基礎上，提高頻域分辨率，提升頻譜利用率，解決非正交接入等問題，目前討論的方案主要有濾波器組多載波(Filter Bank Multi-carrier,FBMC)和基于OFDM(OFDM-based)兩類。其中FBMC以濾波器組多載波偏移正交幅度調制(FBMC/Offset Quadrature Amplitude Modulation，FBMC/OQAM)[1]和濾波多音(Filtered MultiTone,FMT) 調制[2-3]為代表。OFDM-based 以廣義頻分復用(Universal-Filtered OFDM,UF-OFDM)[4]、濾波正交頻分復用(Filtered OFDM,F-OFDM)[5]等為代表，通過信號時頻域處理壓縮OFDM信號旁瓣。FBMC方案因具有高的頻譜解析度和低的信道間干擾特性而受到重視。OFDM-based方案因完整保留了OFDM的基本結構、大幅度降低帶外泄露而成為研究熱點。

FMT作為FBMC的一種典型結構，各子載波間頻譜互不重疊，這種特點使其被廣泛應用于超高速數字用戶線、認知無線電等環境中，并已成為TETRAⅡ的標準。FMT具有與OFDM極其類似的實現框架[6]，文獻[7]作者在前期工作中構建了基于FMT的F-OFDM的實現方式，有效降低了F-OFDM的實現復雜度。然而，頻譜互不重疊的特性卻極大地限制了FMT的頻譜利用率。為了解決這個問題，文獻[8]作者利用快速卷積方案在頻域實現傳統FMT，并在超奈奎斯特(Faster Than Nyquist,FTN)[9-10]理論的基礎上提出引入頻譜重疊的重疊濾波多音(Overlapped Filtered Multitone,O-FMT)系統[11-12]。O-FMT實際是通過縮小FMT的子載波間隔，放棄對子載波正交性的保證，以此達到頻域特性及頻譜效率的提高。文獻[12]還通過對原型濾波器、子載波數、子載波間隔等參數的靈活配置，使O-FMT可以構建多場景處理結構，滿足未來5G應用對調制系統的需求。

O-FMT系統的核心是較精準的控制子載波間隔，子載波間隔越小，頻譜利用率越高，頻譜重疊程度也越高，使得O-FMT相比FMT系統抗頻偏性能會有所降低。……