2 FBMC-OQAM系统

2。1 FBMC-OQAM系统的基本原理

 FBMC-OQAM 系统的发送端结构示意图如图1所示：它的输入信号是复数序列，可表示为：

图1。FBMC-OQAM系统框图论文网

其中N是一个正整数，   和  分别是第m个数据块中第n个子载波上面输入信号的实部和虚部。第m个数据块的所有子载波上面的数据可以表示为序列： ，实部信号和虚部信号在时域上相差 T/2 ，其中 T 是码元宽度。然后输入信号将会通过一组原型滤波器并被N个调制信号调制，相邻调制信号之间的频率相差1/T。调制后的 M 个数据块的连续时域信号可以表示为：

其中  是 的时域信号，h(t)是原型滤波器的单位冲击函数，  。

    很显然，由于FBMC-OQAM系统中原型滤波器的冲击响应的长度大于T，并且输入信号的实部和虚部在实际上是有延时的，因此FBMC-OQAM信号相邻每个数据块的时域信号是相互重叠的。

由于在频谱效率、对抗多径衰落、低实现复杂度等方面的优势，OFDM技术被广泛应用于各类无线通信系统，如 WiMaX 、 LTE 和LTE-A 系统的下行链，但OFDM技术也存在很多不足之处。 比如，需要插入循环前缀以对抗多径衰落，但是导致了无线资源的浪费；对载波频偏的敏感性高，具有较高的峰均比；另外，各子载波必须具有相同的带宽，各子载波之间必须保持同步，各子载波之间必须保持正交等，限制了频谱使用的灵活性。此外，由于OFDM技术采用了方波作为基带波形，载波旁瓣较大，从而在各载波不能严格保证同步的情况下，使得相邻载波之间的干扰比较严重。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，难以获得连续的带宽频谱资源，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，采用OFDM 技术难以实现对这些可用频谱的使用。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。为了解决这些问题，寻求其他多载波实现方案引起了研究人员的关注。其中，FBMC的实现方案被认为是解决以上问题的有效手段，被我国学者最早应用于国家863计划后的3G试验系统中。滤波器组技术起源于20世纪70年代，并在20世纪 80年代开始受到关注，现已广泛应用于图像处理、雷达信号处理、通信信号处理等诸多领域。在基于滤波器组的多载波技术中，发送端通过合成滤波器组来实现多载波调制，接收端通过分析滤波器组来实现多载波解调。合成滤波器组和分析滤波器组由一组并行的成员滤波器构成，其中各个成员滤波器都是由原型滤波器经载波调制而得到的调制滤波器。与OFDM技术不同，FBMC技术中，由于原型滤波器的冲击响应和频率响应可以根据需要进行设计，各载波之间不再必须是正交的，不需要插入循环前缀；能实现各子载波带宽设置、各子载波之间的交叠程度的灵活控制，从而可灵活控制相邻子载波之间的干扰，并且便于使用一些零散的频谱资源；各子载波之间不需要同步，同步、信道估计、检测等可在各子载波上单独进行处理，因此尤其适合于难以实现各用户之间严格同步的上行链路。但另一方面，由于各载波之间相互不正交，子载波之间存在干扰，采用非矩形波形，导致符号之间存在时域干扰，需要通过采用一些技术来进行干扰的消除。 

2。2 FBMC-OQAM的系统特点

基于滤波器组的多载波通信系统，它的原型滤波器组的频率选择性要远远好于OFDM系统中的快速傅里叶变换。研究发现FBMC-OQAM系统具有以下几个特点[3]：