Joint window and filter optimization for new waveforms in multicarrier systems

Abstract

One of the demands of the next-generation wireless communication systems is being supportive to asynchronous traffic types. In order to meet this demand, many waveform candidates for next-generation wireless communication systems have low out-of-subband emissions (OOSBE) of the transmitted signal, and the popular ones deploy either filtering or windowing at the transmitter. In this paper, a joint windowing and filtering multi-carrier waveform based on a generalized orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system is proposed. A joint window and filter optimization problem to minimize OOSBE is also formulated. The optimization problem is first divided into two solvable subproblems using interior-point methods, and then an iterative algorithm is proposed to obtain the optimal window and filter pair. Simulation results suggest that the proposed joint windowing and filtering waveform has an advantage in suppressing OOSBE or enhancing spectral efficiency, and is more robust to frequency asynchronism compared to waveforms deploying only either filtering or windowing.

Proposta de uma Função de Janela com Parâmetros Ajustáveis Baseada nos Polinômios de Jacobi com Aplicação no Sistema f-OFDM

“…Em [19] foi proposto um algoritmo para obter uma função de janela e um par de filtros "ótimos". Para tanto, os autores utilizaram o Método de Pontos Interiores (Interior-Point Method).…”

Proposta de Janela baseada na Distribuição de Nakagami para o Filtro FIR Utilizado na Tecnologia f-OFDM Candidata para Aplicações 5G

“…Janelas são frequentemente comparadas e classificadas em termos de suas características espectrais, como por exemplo: largura do lóbulo principal, ripple ratio (atenuação mínima do lóbulo lateral em relação ao lóbulo principal) e roll-off (parâmetro que descreve a distribuição de energia presente nos lóbulos laterais). Funções de janela são amplamente utilizadas para diferentes aplicações de processamento de sinais, como por exemplo: análise de sinal e estimativa espectral de potência [9], [10], projeto de filtro digital [11], [12].…”

Proposta de uma Fórmula Fechada para Análise da Família de Funções de Janela Nuttall no Domínio da Transformada Fracionária de Fourier

“…Funções de janela são amplamente utilizadas em processamento de sinais para aplicações em análise e estimativa de sinais, projeto de filtros digitais, sinais de áudio, processamento de imagens, classificação de dados cósmicos, radares, beamforming e sistemas OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (Prabhu, 2013;Antoniou, 2006;Torbet et al, 1999;Allen and Ghavami, 2005;Bergen and Antoniou, 2004;Guan et al, 2017;Hammoodi et al, 2019). Por este motivo, muitas funções de janela foram e ainda continuam sendo propostas com o objetivo de atender às mais diversas aplicações (Kaiser and Schafer, 1980;Lynch, 1997;Bergen and Antoniou, 2004;Tang and Su, 2018;Stanković, 2018;Koester and Chen, 2019;Li et al, 2020).…”