【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,人們對傳輸速率和信號帶寬的需求不斷增加,導(dǎo)致無線通信頻譜資源越來越緊張。60GHz無線通信憑借其頻寬大、傳輸速率快、安全性和抗干擾性好等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注,從而具有廣闊的應(yīng)用前景。一般而言,無線通信需要載波調(diào)制,而模擬前端(FE,Front-End)的同相正交(IQ,In-phase Quadrature)的兩路振蕩信號是由晶振和鎖相環(huán)合成的,這將不可避免的導(dǎo)致I分支和Q分支之間幅度和相位的不匹配,即IQ不平衡�？梢�,IQ不平衡既可以存在于發(fā)射機也可以存在于接收機。IQ不平衡引起I/Q兩路數(shù)據(jù)發(fā)生串?dāng)_,將會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降,當(dāng)采用低成本的直接變頻結(jié)構(gòu)或載波頻率較高的系統(tǒng)如毫米波通信系統(tǒng)時尤為突出,因此將IQ不平衡應(yīng)用于系統(tǒng)建模以獲得精確地性能評估是非常重要的。當(dāng)高頻通信系統(tǒng)的射頻前端為了降低成本而放寬對IQ不平衡的要求,或現(xiàn)有互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)技術(shù)與工藝不可避免地產(chǎn)生較嚴(yán)重的IQ不平衡時,在基帶中進行IQ不平衡補償是必要和關(guān)鍵的。目前,常見的一些IQ不平衡的補償方案,大致分為兩種:盲估計或非盲估計算法。關(guān)于盲估計算法,例如,以干擾抵消(IC,Interference Cancellation)和盲源分離(BSS,Blind Source Separation)為基礎(chǔ)的補償算法,通過分析IQ不平衡對信號統(tǒng)計特性的影響來補償IQ不平衡。該方法不需要任何已知序列,也不需要對IQ不平衡參數(shù)進行估計,但通常需要大量的符號以及較長的自適應(yīng)迭代過程。而對于非盲估計算法,基于信號檢測理論,IQ不平衡參數(shù)也可以通過發(fā)送已知符號進行估計。一般可以通過基于系統(tǒng)級的算法并采用傳統(tǒng)的最小二乘(LS,Least Squares)、最大似然(ML,Maximum Likelihood)、期望最大化(EM,Expectation Maximization)等準(zhǔn)則,實現(xiàn)對IQ不平衡準(zhǔn)確、快速的估計和補償。這種補償方案比盲估計運算量小,易于實現(xiàn),因此應(yīng)用廣泛。但此種算法并沒有充分挖掘訓(xùn)練序列的特性,且以假設(shè)得到理想的信道信息為前提。本文主要研究了基于單載波頻域均衡(SC-FDE,Single-Carrier with Frequency Domain Equalization)與正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的60GHz通信系統(tǒng)中的IQ不平衡補償算法。主要研究內(nèi)容包括:IQ不平衡仿真模型、受IQ不平衡干擾的系統(tǒng)模型、IQ不平衡對系統(tǒng)性能的影響以及IQ不平衡的補償算法。建立系統(tǒng)模型是研究工作的前提。鑒于此,在研究IQ不平衡的過程中,本文首先給出了用于60GHz通信的受IQ不平衡干擾的SC-FDE與OFDM系統(tǒng)模型。該模型基于60GHz通信標(biāo)準(zhǔn),是本文的研究基礎(chǔ)。其次,通過分析和仿真,研究了IQ不平衡對系統(tǒng)性能的影響,并根據(jù)實際要求總結(jié)出大致的IQ不平衡參數(shù)范圍。最后,針對不同條件下的IQ不平衡,本文給出了相應(yīng)的三種補償算法并對其性能進行了驗證和分析。第一種補償算法利用Golay互補序列的自相關(guān)和互相關(guān)特性,在不需要知道信道信息的條件下來估計接收端IQ不平衡參數(shù),進而補償IQ不平衡。在接收端只需要簡單的相關(guān)運算,不需要復(fù)雜的矩陣運算,因此該方法易于實現(xiàn)且性能改善效果明顯。該方法簡單、高效,但是其對序列有特定的要求,其適用范圍會受到一定的限制;第二種補償算法利用接收端IQ不平衡對時域信道的影響,同時得到IQ不平衡參數(shù)和時域估計信道,該方法所需參數(shù)較少,整體算法涉及到的都是復(fù)雜度很低的線性運算。在以往的接收端IQ不平衡補償方法中,涉及信道估計的方法大多將IQ不平衡與信道作為一個整體,而未將兩者分開考慮,而本方法可以同時得到IQ不平衡的參數(shù)和時域估計信道,實用性強,適用范圍較廣;第三種補償算法通過分析收發(fā)兩端IQ不平衡對頻域信道的影響,得到收發(fā)兩端的IQ不平衡參數(shù)和頻域估計信道。由于60GHz通信標(biāo)準(zhǔn)仍在不斷完善,因此同時考慮發(fā)射端與接收端IQ不平衡并聯(lián)合信道估計是本方法的一大優(yōu)勢。通過對比仿真和分析可得,本文中提出的IQ不平衡補償算法與沒有引入IQ不平衡補償時相比,系統(tǒng)的性能有較大改善,均可應(yīng)用到OFDM或SC-FDE系統(tǒng)中,相對常見的補償算法有一定優(yōu)勢。另外,本文中的IQ不平衡補償方法使用的訓(xùn)練序列均為802.11 ad標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的信道估計序列,因此在IEEE 802.11ad協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)下,本文中所提出的補償方式不會帶來額外的數(shù)據(jù)開銷,也并不需要改變幀結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:......
【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】：TN928

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本文編號：2398522