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移动互联网和物联网的飞速发展已逐渐超出当前4G的承载能力,第五代移动通信系统(5G)追求极致的用户体验,这对物理层多载波的频带效率和频谱灵活性提出了较为严格的要求。作为一种基于滤波器组的多载波调制技术,滤波多音(Filtered MultiTone,FMT)通过滤波器组来限制各子信道的频带,使其各子信道的频谱具有更好的频谱分辨率和约束性。这样既可以有效地对抗频率偏移,又保证了在实际传输过程中正交性不易被破坏,从而有效地缓解了4G物理层核心技术正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的一些固有问题,例如严格的符号定时和载波同步要求、需要插入循环前缀和频偏敏感性等。然而,FMT系统的这种特性也限制了其频谱效率,并且其应用性能受哪些因素的制约都有待进一步研究与评估。针对这些问题,本文对FMT调制系统的性能进行分析和优化研究,具体内容和成果如下:1.对FMT调制系统的结构及性能进行分析。首先,分别对FMT系统的滤波器组中原型滤波器的设计、多相分量长度、抽取/插值器和子载波数目等进行分析及仿真以确定影响其系统性能的主要因素。然后,对FMT系统进行了LTE链路级仿真分析。以OFDM为参照对象,分别从系统复杂度、抗频偏能力和频谱利用率三个方面对FMT调制系统的优缺点进行对比分析。研究表明,FMT系统的性能取决于滤波器组中原型滤波器的设计;与OFDM相比,FMT调制具有更好的传输稳定性、有效性以及抗频偏能力,但是其频谱利用率有待进一步提高。2.研究了FMT调制系统的滤波器组优化设计。为了改善FMT系统的子信道频谱约束性从而提高系统性能,提出了一种基于载波间干扰抑制的滤波器组优化设计方法。通过优化滤波器组中原型滤波器的通带截止频率、过渡带带宽和旁瓣峰值来提高FMT系统子信道频谱的约束性,可以使原型滤波器的设计具有更大的灵活性。仿真结果表明,采用该优化方法设计的原型滤波器具有更好的频谱约束性,可以使FMT系统获得更好的子带划分性能。3.研究了FMT调制系统的频谱利用率优化问题。针对FMT系统的频谱利用率较低的问题提出了一种FMT系统的频谱利用率优化方案(Overlapped FMT,O-FMT),该方案基于FMT系统滤波器组的多相分解实现,通过控制降低多相滤波器组的设计要求而在其频谱中引入重叠来提高FMT系统的频谱利用率。首先从理论上推导了O-FMT系统的实现结构,然后分别对O-FMT系统的频谱特性、误码率、载波间干扰和频谱利用率进行仿真和分析。研究表明,O-FMT可以显著提高FMT系统的频谱利用率,并且还可以根据实际需要选择不同的重叠因子,构建不同参数的传输波形。