基于FBMC/OQAM的多载波通信系统中峰均功率比的理论与方法研究

滤波器组多载波FBMC/OQAM具有OFDM所无法比拟的技术优势，是未来无线通信系统包括认知无线电的关键技术。但是，高峰均功率比(PAPR)是其主要瓶颈之一，而且比OFDM信号的PAPR更加复杂。本项目主要研究基于FBMC/OQAM的多载波系统中PAPR的理论与方法，提出了一系列创新点，主要包括：（1）合理定义FBMC/OQAM系统中的PAPR，并推导出其统计分布的理论表达式；（2）以PAPR的大小作为约束条件，设计原型滤波器的数学优化模型，并分析它们内在的联系；（3）分析为什么传统方法不能直接应用于FBMC/OQAM系统中，并设计降低PAPR的新方法以提高FBMC/OQAM系统性能；（4）设计以功率受限为约束条件的、降低FBMC/OQAM信号PAPR的数学优化模型，建立"绿色通信"的有效通道；（5）针对基于FBMC/OQAM的认知无线电通信系统，分析PAPR的大小对频谱感知性能的影响。

FBMC/OQAM是一种基于多个滤波器组、且采用交错正交幅度调制的多载波通信方式，由于它的旁瓣泄露非常低，非常适合非连续的频谱通信，具有传统OFDM所无法比拟的技术优势，是未来无线通信系统核心和关键技术之一。但是，作为多载波系统，FBMC/OQAM系统发送端的输出信号是多个子信道信号的叠加，当子信道信号相位相同时，会叠加出比单载波系统更高的峰值信号，如果超出放大器的线性工作区时将导致信号严重失真，即高峰均功率比（PAPR）的问题，严重影响通信性能。而且，FBMC/OQAM信号的数据块具有相互叠加的独特结构，因此，FBMC/OQAM系统中的PAPR问题比单个数据块的OFDM系统中的PAPR问题更为复杂。本项目主要研究基于FBMC/OQAM通信系统中PAPR的理论与方法，提出了一系列创新点，主要包括：（1）合理定义了FBMC/OQAM系统中的PAPR，推导出了FBMC/OQAM信号的PAPR表达式，同时提出了多数据块联合优化MBJO的架构来降低PAPR；（2）分析了传统降低PAPR的方法为什么不能直接用于FBMC/OQAM中，并提出了基于分段的部分传输序列方法降低FBMC/OQAM信号的PAPR，以提升通信系统的性能；（3）基于多数据块峰值消除信号联合求解，提出了改进的多音预留方法以整体降低FBMC/OQAM信号的PAPR；（4）提出可替换信号的新方法降低FBMC/OQAM信号的PAPR，建立“绿色通信”的有效通道；（5）针对基于FBMC/OQAM调制技术的认知无线电通信系统，分析了PAPR的大小对频谱感知性能的影响，提出了联合降低PAPR和抑制旁瓣泄露的新方法。本项目在实施过程中，研究成果在本领域代表性期刊和重要国际会议上发表了（含录用）论文23篇，其中在IEEE期刊，如IEEE Transactions on Signal Processing、IEEE Transactions on Wireless Communications上发表论文22篇；申请国家发明专利6项；并通过积极参与本领域主流国际会议、邀请国内外知名专家访问来华交流等方式，与国内外同行进行了深入的学术交流与合作，培养了中青年的人才梯队，包括研究生18名。