在5G系统中, 由于支撑高数据速率的需要,将可能需要高达1GHz的带宽。但在某些较低的频段,难以获得连续的宽带频谱资源,而在这些频段,某些无线传输系统,如电视系统中,存在一些未被使用的频谱资源 (空白频谱)。但是,这些空白频谱的位置可能是不连续的,并且可用的带宽也不一定相同,灵活有效地利用这些空白的频谱,是5G系统设计的一个重要问题[1]。而滤波器组的多载波实现方案可以有效地解决这个问题,因此吸引了越来越多学者的研究兴趣。

5G是面向2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。根据移动通信的发展规律,5G将具有超高的频谱利用率和能效,在传输速率和资源利用率等方面都较4G移动通信提高一个量级或更高,其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的提高。5G移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合,构成新一代无所不在的移动信息网络,满足未来10年移动互联网流量增加1000倍的发展需求。5G移动通信系统的应用领域也将进一步扩展,对海量传感设备及机器与机器(M2M)通信的支撑能力将成为系统设计的重要指标之一。未来5G系统还须具备充分的灵活性,具有网络自感知、自调整等智能化能力,以应对未来移动信息社会难以预计的快速变化。

正交频分复用(OFDM ,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中,由多个经过调制的子载波叠加而成的发送信号,当其子载波相位相同时会出现大的峰值,从而导致信号具有高峰均功率比。为了能不失真地传输信号,发射端需要具有较大线性范围的功率放大器,这会増加系统的运营成本并且降低功率放大器的效率。因此过高的峰均功率比成为制约OFDM系统发展的主要因素之一。目前,研究者已经提出了许多行之有效的PAPR抑制方法。在这些方法中,预留载波峰均比抑制法因其能够充分利用通信系统频带资源、不影响传输的数据信号、实现简单、能有效抑制PAPR而受到广泛的关注。预留载波法由文献[2]给出了利用预留载波生成最小化峰值抵消信号的凸优化函数式,但是因其在寻找最优解的过程中计算复杂度过高而无法在实际中应用。后来有人提出了一种基于限幅的预留载波法(CTR,Clipping based Tone Reservation),该方法通过对限幅噪声的近似来找到峰值抵消信号的次优解,大大降低了计算复杂度。限幅预留载波法的性能主要受两个因素的影响,第一是峰值抵消信号;第二是限幅阈值。限幅噪声经过滤波后产生的峰值抵消信号幅值较低,使得该方法需要经过多次迭代才能收敛。然而不同的限幅阈值对应的PAPR抑制效果是不同的,因此寻找最优的限幅阈值W获得对PAPR的最大抑制成为预留载波法当前研究的主要方向,然而目前还没有文献给出最优限幅阈值的解析表达式。于是提出了一种低复杂度曲线拟合预留载波法,该方法通过对限幅噪声的拟合来得到峰值抵消信号,同时也给出了一种限幅阈值电压选取的近似方法。

但是,作为一个多载波系统,FBMC-OQAM系统发送端的输出信号是多个子信道信号的叠加,当这些子信道的信号相位相同的时候,会叠加出较大峰值的信号。因此与单载波系统相比,FBMC-OQAM信号存在着较高的峰均功率比。由于发射机内高功率放大器(HPA,High Power Amplifier)的线性区域有限,当输入信号的峰均功率比过高,超出放大器的线性区域的时候,非线性的功率放大会导致交调信号,影响邻近频带的信号以及系统的性能。为了提高通信系统的通信性能,发送端必须控制信号的峰均功率比。因此,峰均功率比问题是FBMC-OQAM系统的一个重要的基本问题。因此研究并提出有效地降低PAPR的方法变得更加迫在眉睫。

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