摘 要: 介绍了几种面向 5G 的新型多载波传输技术: 滤波器组多载波( FBMC,Filter Bank Multicarri-er) 、通用滤波多载波( UFMC,Universal Filtered Multicarrier) 和广义频分复用( GFDM,Generalized Fre-quency Division Multiplexing) 的基本原理,并从第五代移动通信系统( 5G) 支持的应用场景和技术需求的角度对三种多载波传输技术的优缺点进行比较。研究表明三种多载波传输技术的带外泄露较低,FBMC 系统不使用 CP( CP,Cyclic Prefix) ,因此具有很高的时频效率,但 FBMC 系统帧的长度比较长,不适合短包类业务; UFMC 对一组连续的子载波滤波,可以支持较短的帧结构,但 UFMC 不使用
CP,复杂度较高; GFDM 基于独立的块调制,具有灵活的帧结构,鲁棒性好,复杂度比前两者低,便于实际应用。
关键词: 多载波; 第五代移动通信系统; 滤波器组多载波; 通用滤波多载波; 广义频分复用
引 言
近年来,随着智能终端设备的发展,新的技术和业务的不断出现,未来无线数据业务将向多样化、智
能化发展,当前的无线蜂窝网络并不能满足人们的需求。为了应对未来海量的设备连接,不断涌现的
各类新的业务和应用场景如车联网 ( Tactile Inter-net) 、虚拟现实( VR,Virtual Reality) 、在线游戏( On-line Gaming ) 、机器类通讯 ( MTC,Machine - Type Communication ) 、物联网 ( IoT,Internet of Things ) 等[1],第五代无线通信系统( 5G Wireless Communica-tion Systems) 的研究正如火如荼的进行,各个国家和地区都纷纷成立了研究和推进 5G 技术发展的计划或组织如欧洲的第七框架计划里的 METIS 和 5GNOW、
韩国的 5G Forum 以及中国的 IMT-2020 等。
多载波传输技术是未来通信物理层的关键技术之一,其中 CP -OFDM( OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 以其传输效率高,易通过 FFT / IFFT 实现,易与 MIMO 结合等诸多优点被广泛用于第四代移动通信系统( 4G LTE-A) 和 802. 16m 以及其它通信系统中 。但是传统的 CP-OFDM 存在带外泄漏高、同步要求严格、不够灵活等缺点,不能很好的应对未来的各种丰富的业务场景。而 5G 支持丰富的业务场景,每种业务场景对传输技术的需求各不相同,能够根据业务场景来动态地选择和配置不同的多载波传输参数,同时又能继承传统的 CP- OFDM 的优点,是对 5G 多载波传输技术的必然要求,所以必须研究开发出新的多载波传输技术,以适应 5G 新的业务的要求。本文将详细的介绍几种目前热门的多载波传输技术: 滤波器组多载波 ( FB-MC) [3]、通用滤波多载波( UFMC) [4]、广义频分复用( GFDM) [5]的基本原理,并对各多载波传输技术的优缺点进行比较与总结,以对目前 5G 多载波传输技术的研究现状作一个综合性的介绍。本文首先介绍为何传统的 CP - OFDM 难以满足新场景下的需求,然后给出三种新型多载波传输技术的基本原理,最后对几种多载波传输技术进行比较并总结。
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