本文選題：60GHz　切入點：單載波頻域均衡(SC-FDE)　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著全球無線通信技術(shù)的高速發(fā)展,60GHz通信技術(shù)憑借其擁有的巨大帶寬、高傳輸速率、強大的安全性和抗干擾能力等諸多優(yōu)勢在眾多無線傳輸方案中脫穎而出。然而由于其所在頻段的特殊性,60GHz通信技術(shù)在備受矚目的同時也面臨著諸多挑戰(zhàn),射頻非線性的影響就是其中不可忽略的一環(huán)。高頻特性使得60GHz通信技術(shù)與低頻段相比更容易受到射頻非線性因素的影響,且由于器件制作工藝的限制,在基帶選取低復(fù)雜度的、簡單易行的抑制方案對系統(tǒng)性能的提升具有重要意義。本論文針對射頻非線性的主要影響之一——相位噪聲(Phase Noise, PN)展開研究分析,在此基礎(chǔ)上提出了基于K-L展開的相噪自相關(guān)矩陣正交基重構(gòu)補償方案,并針對基于IEEE 802.11 ad的標(biāo)準(zhǔn)信道進行了整體鏈路預(yù)算和容量分析,最終驗證了對射頻非線性影響進行補償后能夠達到吉比特每秒的傳輸需求。本論文的研究工作基于單載波頻域均衡(Single-Carrier with Frequency Domain Equalization, SC-FDE)體制下的60GHz通信系統(tǒng),所采用模型均基于IEEE 802.11 ad標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)將全文結(jié)構(gòu)簡介如下：首先,對60GHz通信的發(fā)展現(xiàn)狀及射頻非線性影響進行概述,在此基礎(chǔ)上分別給出了基于IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)模型、調(diào)制體制和信道模型,模型的建立是接下來研究工作的基礎(chǔ)。其次,對引入射頻非線性影響的60GHz SC-FDE系統(tǒng)進行鏈路預(yù)算和容量分析,包括功放(Power Amplifier, PA)非線性、相位噪聲和IQ不平衡的模型建立及簡單補償仿真、不同信道環(huán)境下的容量分析,驗證了在現(xiàn)有工藝水準(zhǔn)和抑制方案下射頻非線性影響不會給系統(tǒng)容量帶來太大損失。最后,對本論文的主體——相位噪聲影響分析與校正展開了深入研究：常用的公共相位誤差(Common Phase Error, CPE)補償方案僅在低相噪水平和低階調(diào)制下有較好的效果,并不適用于高階調(diào)制在大相噪水平下的補償應(yīng)用。針對此種情況,本論文提出了基于K-L展開的時域相噪自相關(guān)矩陣正交基相噪補償方案：通過對指數(shù)相噪自相關(guān)矩陣的特征值分解獲得最大特征值對應(yīng)的特征向量構(gòu)造正交基對相位噪聲進行重構(gòu),正交基的維數(shù)可以根據(jù)補償精度需要自行調(diào)整。為了提高補償效果,算法中還引入了判決反饋迭代更新,并選取收斂時的結(jié)果作為最終的解調(diào)數(shù)據(jù)。本算法相對于經(jīng)典的CPE補償算法在高階調(diào)制和大相噪水平下具有明顯的補償效果提升。根據(jù)仿真結(jié)果顯示,本論文的算法比單純的CPE補償對系統(tǒng)性能有多達4dB以上的改善,與經(jīng)典的自適應(yīng)最小均方(Least Mean Square, LMS)判決反饋相噪補償算法相比也有約1dB的性能提升。
[Abstract]:With the rapid development of global wireless communication technology, the 60GHz communication technology has a huge bandwidth and high transmission rate. Many advantages, such as strong security and anti-jamming ability, stand out in many wireless transmission schemes. However, due to the particularity of its frequency band, 60GHz communication technology is facing many challenges while it is attracting much attention. The influence of RF nonlinearity is not to be ignored. The high frequency characteristic makes 60GHz communication technology more vulnerable to the influence of RF nonlinear factors than the low frequency band, and because of the limitation of device fabrication technology, low complexity is selected in the baseband. The simple and easy suppression scheme is of great significance to the improvement of system performance. In this paper, phase noise phase Noise (PNs), one of the main effects of RF nonlinearity, is studied and analyzed. Based on this, a phase noise autocorrelation matrix orthogonal basis reconstruction compensation scheme based on K-L expansion is proposed, and the overall link budget and capacity of the standard channel based on IEEE 802.11ad are analyzed. Finally, it is verified that the compensation of RF nonlinear influence can meet the transmission demand of gigabits per second. The research work in this thesis is based on single-carrier frequency domain equalization single-carrier with Frequency Domain equalization (SC-FDE) based on 60GHz communication system. All the models are based on IEEE 802.11ad standard. The structure of this paper is summarized as follows: firstly, the development of 60GHz communication and the influence of RF nonlinearity are summarized, and then the system models based on IEEE 802.11ad are given. The establishment of modulation system and channel model is the basis of the next research work. Secondly, the link budget and capacity of 60GHz SC-FDE system with RF nonlinear effect are analyzed, including power amplifier power amplifier (PAA) nonlinearity. The modeling and simple compensation simulation of phase noise and IQ imbalance, and capacity analysis under different channel environments, verify that the nonlinear effect of RF on the existing process level and suppression scheme will not bring much loss to the system capacity. In this paper, the influence analysis and correction of the main body phase noise are deeply studied. The common phase error Phase error (CPE) compensation scheme is only effective at low phase noise level and low order modulation. It is not suitable for the compensation application of high order modulation at large phase noise level. In this paper, we propose a phase noise compensation scheme for time domain phase noise autocorrelation matrix based on K-L expansion. By decomposing the eigenvalue of exponential phase noise autocorrelation matrix, we construct orthogonal basis phase by eigenvector corresponding to the largest eigenvalue. Bit noise is reconstructed, The dimension of orthogonal basis can be adjusted according to the accuracy of compensation. In order to improve the compensation effect, the iterative updating of decision feedback is also introduced in the algorithm. The result of convergence is chosen as the final demodulation data. Compared with the classical CPE compensation algorithm, this algorithm has obvious compensation effect at high order modulation and large phase noise level. The simulation results show that, The proposed algorithm can improve the performance of the system by more than 4dB compared with the simple CPE compensation, and has a performance improvement of about 1 dB compared with the classical adaptive least mean square least square squared (LMS-LMS) decision feedback phase noise compensation algorithm.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN914

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本文編號：1630596