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通用滤波多载波技术解析
资料介绍
滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier，简称FBMC）是一种多载波调制技术，作为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术的替代方案，近年来在下一代无线通信、认知无线电、电力线通信等领域得到了广泛研究与应用。相较于传统OFDM，FBMC通过设计良好的滤波器组抑制载波间干扰，无需循环前缀（Cyclic Prefix，CP），具备更高的频谱利用率和抗干扰能力，适合碎片化频谱接入等复杂通信场景。
一、FBMC技术的产生背景与发展历程
多载波调制技术的核心思想是将高速串行数据流分解为多个低速并行子流，分别调制到不同频率的子载波上传输。早在20世纪60年代，就有学者提出了基于滤波器组的多载波传输概念，但受限于当时的硬件计算能力，该方案并未得到实际应用。1970年代，OFDM技术凭借相对简单的实现结构逐步成为多载波传输的主流方案，并在数字电视、WiFi、4G移动通信等领域得到大规模商用。
不过OFDM技术存在固有缺陷：为了对抗符号间干扰（Inter Symbol Interference，ISI），OFDM需要插入循环前缀，降低了频谱利用率；同时OFDM的子载波采用矩形脉冲成形，带外衰减较慢，相邻频段之间容易产生严重干扰，不适合认知无线电中的碎片频谱利用场景；此外OFDM对载波频率偏移和相位噪声较为敏感，同步要求较高。
随着数字信号处理技术的发展，硬件计算能力大幅提升，FBMC技术重新进入研究者视野。1990年代，贝尔实验室学者提出了正交频分复用与滤波器组结合的方案，后续又发展出偏移正交幅度调制的FBMC（FBMC/OQAM）方案，解决了滤波器组正交性设计问题，成为当前FBMC技术的主流形态。进入5G时代之后，FBMC被认为是满足5G以及后5G通信多样化场景需求的核心候选波形技术之一，在非授权频段通信、机器类通信、可见光通信等领域展现出明显优势。
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