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5G中F-OFDM调制的FPGA实现

更新时间：2019-12-08 03:10:41 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：5Gfpga 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对5G系统大带宽下F-OFDM调制急剧增加运算量,提出了一种适用于FPGA实现的F-OFDM调制方法,使运算量只有原来的子带宽数分之一,满足5G系统对F-OFDM信号产生的低延时要求,可用于5G系统物理层信号发生单元,以及5G测试的信号源中.

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基金攻关项目展示  
Fund Projects Show ing  
5G中F-OFDM调制的FPGA实现*  
FPGA actuaIization for F-OFDM in 5G  
徐兰天  
中国电子科技集团公司第四十一研究所（安徽 蚌埠 233010）  
摘要：针对5G系统大带宽下F-OFDM调制急剧增加运算量，提出了一种适用于FPGA实现的F-OFDM调制方  
法，使运算量只有原来的子带宽数分之一，满足5G系统对F-OFDM信号产生的低延时要求，可用于5G系统物  
理层信号发生单元，以及5G测试的信号源中。  
关键词：5G；F-OFDM；子载波映射；CP  
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2017.10.010  
*基金项目：中国电科技术创新基金项目《微波毫米波大带宽大规模MIMO测试技术研究》  
徐兰天（1985-），男，工程师，研究方向：基带处理与测试技术。  
OFDM和UFMC）性能比较。对F-OFDM调制具体实  
引言  
现研究多是基于传统OFDM的基础进行的，调制带宽  
设置为20MHz。5G系统的调制带宽从几十MHz跨越到  
500MHz、1GHz、2GHz，聚合带宽达到10GHz，对  
F-OFDM调制实现提出了更高的要求。本文给出了一种  
适合FPGA实现的F-OFDM调制方法，可用于5G系统物  
理层信号发生单元，以及5G测试的信号源中。  
5G(The 5th Generation Mobile Communication  
System，5G)作为下一代移动通信系统，ITU给出了明  
确的时间规划，预计2020年推出5G通信标准[1]。现今，  
5G关键技术研究已经正如火如荼开展。波形作为无线通  
信物理层关键的技术之一，业界尚未对5G系统波形给出  
明确定义。F-OFDM以其灵活参数配置，成为5G系统候  
选波形之一。F-OFDM是由华为提出的一种可变子带带  
宽的自适应空口波形调制技术，其基本思想是将OFDM  
载波带宽划分成多个不同参数的子带，通过滤波实现各  
子带间参数配置的解耦。F-OFDM支持每个子带可配置  
不同的传输时间间隔、CP长度和子载波间隔等参数，因  
而实现灵活自适应的空口，增强系  
1 F-OFDM调制原理  
F-OFDM是基于OFDM的改进方案，能兼容LTE 4G  
系统、又能满足未来5G发展的需求。图1给出了5G系  
统F-OFDM调制流程，包括子带宽划分、子载波映射、  
统对各种业务的支持能力，提高系  
统的灵活性和可扩展性[2]。  
F-OFDM调制技术研究国内  
外 已 有 许 多 参 考 文 献 [ 3 - 4 ] ， 主 要  
针对F-OFDM性能，包括与传统  
O F D M 性 能 比 较 ， 与 其 他 候 选  
波形（W-OFDM、FBMC、FB-  
图1 5G系统F-OFDM调制流程图  
ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2017.11  
39
万方数据  
201711.indd 50  
2017/10/27 19:04:43  
F
责任编辑：王金旺  
2 F-OFDM调制实现  
从F-OFDM调制原理可以  
看出，当整个带宽增加时，  
IFFT的长度也线性增加，这  
为F-OFDM调制FPGA实现  
带来了巨大挑战。本文给出  
了适合FPGA实现的5G系统  
F-OFDM调制方法，通过子  
图2 5G系统F-OFDM调制FPGA实现系统  
带宽数据的零频搬移，减小  
IFFT和滤波运算长度，降低F-OFDM调制的运算量，  
满足5G系统对F-OFDM信号产生的低延时要求，该调  
制方法流程图如图2所示，包括子载波零频映射单元、  
IFFT与CP单元、插零与滤波单元、频谱搬移与拼接单  
元和子带宽合并单元。  
2.1 子载波零频映  
F-OFDM调制的各个子带宽的原始数据进入子载波  
零频映射单元，实现子载波映射的功能。子载波零频映  
射通过直接映射完成频谱的频域搬移，并形成IFFT运算  
的数据格式，如图3所示。  
图3 子载波零频映射频域图  
2.2 IFFT与CP  
IFFT、增加CP和滤波器等单元。与OFDM调制相比，  
F-OFDM把整个带宽划分若干独立的子带宽，每个子带  
宽参数可以根据信道特性设置，并进行OFDM调制，  
最后增加一级滤波器处理。因此F-OFDM除了具备传统  
OFDM 的优点外，在带外信号频谱泄漏和频谱利用率  
上有很好的性能。  
IFFT与CP单元实现IFFT运算以及增加CP的功能。  
IFFT长度和CP长度相对于配置长度，都按比例降低。  
IFFT长度liifft根据子带宽的带宽Wi和子载波间隔Fi确定，  
Wi和Fi为系统参数，其中i为子带宽号。  
liifft = 2 ^ ceil(log2(W F ))  
(1)  
i
i
其中，ceil为向上取整函数。CP长度licp根据IFFT长  
1）子载波映射单元把数据分别映射到各个子带  
上，不同子带之间需要预留保护子载波来隔离子带间的  
干扰；  
度liifft、CP配置长度Licp和IFFT配置长度Liifft确定，Licp  
Liifft为系统参数。  
和
cp  
i
ifft  
licp = L liifft  
L
i
(2)  
(3)  
2）IFFT单元对各个子带分别进行IFFT变换。由于2  
个子带的子载波间隔不同，为了达到相同的采样率，需  
要使用不同的FFT size；  
ifft  
L
= Fs F  
i
i
其中，Fs是系统采样率。  
2.3 插零与滤波  
3）增加CP单元加循环前缀的操作与LTE中的方法  
相同；  
插零与滤波单元实现采样率匹配与滤波的功能。滤  
波器设计采用sinc函数加汉宁窗的方法设计，滤波采用  
卷积运算实现[5]。  
4）滤波器单元完成各个子带用本子带的滤波器进  
行滤波，限制本子带在频域上的功率泄露。  
插零个数li0根据IFFT长度liifft和IFFT配置长度Liifft  
确
40
万方数据  
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2017/10/27 19:04:44  

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