本文關(guān)鍵詞：毫米波通信系統(tǒng)中模擬前端非理想性的影響分析與補(bǔ)償

  更多相關(guān)文章： 毫米波通信 60GHz 單載波頻域均衡 IQ不平衡 相位噪聲

【摘要】：隨著通信應(yīng)用市場不斷擴(kuò)展以及用戶數(shù)量與日俱增,實(shí)現(xiàn)更高效率的通信,同時(shí)緩解頻譜資源緊張的問題,成為了人們研究無線通信技術(shù)所關(guān)注的一個(gè)長期的熱點(diǎn)。毫米波通信憑借其可實(shí)現(xiàn)吉比特級的數(shù)據(jù)傳輸速率、頻帶資源豐富、高抗干擾性等優(yōu)勢而備受學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的青睞。由于工藝與成本的限制,毫米波通信的系統(tǒng)性能不可避免地受到射頻模擬前端非理想性的損壞,因此,將其引入系統(tǒng)建模以獲得更為準(zhǔn)確的性能評估,并通過數(shù)字域處理進(jìn)行補(bǔ)償是十分必要的。本文的主要研究內(nèi)容是射頻端兩種主要的非線性失真——IQ不平衡(IQI,In-phase Quadrature Imbalance)和相位噪聲(PN,Phase Noise)。在統(tǒng)一采用IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)模型、信道模型與傳輸幀結(jié)構(gòu),并選擇具有低峰均功率比(PAPR,Peak to Average Power Ratio)的單載波頻域均衡(SC-FDE,Single-Carrier with Frequency Domain Equalization)傳輸方式的條件下,分別對兩種射頻非線性失真展開了影響分析與補(bǔ)償研究。全文的主要內(nèi)容大致劃分為三個(gè)部分如下:第一部分主要介紹了毫米波通信中極具代表性的60GHz毫米波通信的研究背景及其在IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與主要參數(shù),并對本文重點(diǎn)研究的兩種主要的射頻端非線性失真分別進(jìn)行了簡要的概述。第二部分對相位噪聲展開了研究:首先給出了IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的相噪模型、相噪影響下的系統(tǒng)模型及其影響分析;其次,對常用的公共相位誤差(CPE,Common Phase Error)補(bǔ)償方案進(jìn)行了研究與分析;之后,鑒于CPE補(bǔ)償方案有限的補(bǔ)償效果,在CPE補(bǔ)償基礎(chǔ)之上,本文研究了一種相噪補(bǔ)償方案,通過時(shí)域相噪自相關(guān)矩陣的特征值分解,基于正交基展開理論對相位噪聲進(jìn)行重構(gòu),進(jìn)一步地,提出通過稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)(SBL,Sparse Bayesian Learning)估計(jì)相噪重構(gòu)系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對相噪更為準(zhǔn)確的估計(jì)與補(bǔ)償,通過理論推導(dǎo)分析與仿真,可驗(yàn)證該補(bǔ)償方案對系統(tǒng)誤碼性能的改善效果明顯。第三部分對IQ不平衡展開了研究:IQI的研究模型通常分為兩種情況,一種是由本振信號不準(zhǔn)確所引起的頻率獨(dú)立IQI,另一種是考慮I/Q兩路電路器件的頻響特性差異的頻率相關(guān)IQI。針于上述兩種情況,本文分別提出了一種基于訓(xùn)練序列的補(bǔ)償方案。對于前者,本文給出了一種基于信道變化能量(CVE,Channel Variation Energy)最小化的最小二乘(LS,Least-Square)估計(jì)補(bǔ)償方案。對于情況更為復(fù)雜的后者,本文提出了一種基于最大似然(ML,Maximum Likelihood)迭代估計(jì)的補(bǔ)償方案。通過理論推導(dǎo)與仿真,可驗(yàn)證上述的兩個(gè)補(bǔ)償方案均實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的補(bǔ)償性能,并且相較于現(xiàn)有的其他IQI補(bǔ)償方案,本文所提出的兩個(gè)補(bǔ)償方案均可同時(shí)得到分離開的IQ不平衡參數(shù)與信道估計(jì)。此外,兩個(gè)補(bǔ)償方案對訓(xùn)練序列無特定要求,不會(huì)帶來額外的數(shù)據(jù)開銷或者引入幀結(jié)構(gòu)改變的問題,因此適用范圍廣。
【關(guān)鍵詞】：毫米波通信 60GHz 單載波頻域均衡 IQ不平衡 相位噪聲
【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】：2016
【分類號】：TN928
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 縮略詞表14-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 本文的研究背景16-21
• 1.1.1 60GHz毫米波通信概述16-17
• 1.1.2 60GHz系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-18
• 1.1.3 相位噪聲概述18-20
• 1.1.4 IQ不平衡概述20-21
• 1.2 本文的研究課題與主要工作21-22
• 1.2.1 本文的研究課題21-22
• 1.2.2 本文的主要工作22
• 1.3 本文的結(jié)構(gòu)安排22-24
• 第二章 相位噪聲影響分析與補(bǔ)償算法研究24-38
• 2.1 相位噪聲模型與影響分析24-29
• 2.1.1 相位噪聲模型24-25
• 2.1.2 系統(tǒng)模型與相噪影響的理論推導(dǎo)與分析25-26
• 2.1.3 仿真與分析26-29
• 2.2 傳統(tǒng)的CPE補(bǔ)償算法29-30
• 2.3 基于正交基展開與稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)的相噪重構(gòu)補(bǔ)償算法30-37
• 2.3.1 算法理論推導(dǎo)31-34
• 2.3.2 仿真與分析34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 收發(fā)端頻率獨(dú)立IQ不平衡的影響分析與補(bǔ)償算法研究38-51
• 3.1 頻率獨(dú)立IQ不平衡模型與影響分析38-41
• 3.2 基于CVE最小化的IQ不平衡參數(shù)估計(jì)算法41-46
• 3.2.1 信道變化能量(CVE)41-42
• 3.2.2 IQ不平衡參數(shù)估計(jì)42-46
• 3.3 基于最小二乘（LS）的IQ不平衡補(bǔ)償改進(jìn)算法46-50
• 3.3.1 算法理論推導(dǎo)46-47
• 3.3.2 收發(fā)端IQ不平衡補(bǔ)償47-48
• 3.3.3 仿真結(jié)果分析48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 頻率相關(guān)IQ不平衡的影響分析與補(bǔ)償算法研究51-69
• 4.1 接收端頻率相關(guān)IQ不平衡51-62
• 4.1.1 IQ不平衡模型及相關(guān)理論推導(dǎo)51-52
• 4.1.2 基于ML的迭代估計(jì)52-58
• 4.1.3 IQ不平衡補(bǔ)償與信道均衡58-59
• 4.1.4 仿真結(jié)果分析59-62
• 4.2 發(fā)射端頻率相關(guān)IQ不平衡62-68
• 4.2.1 IQ不平衡模型及相關(guān)理論推導(dǎo)62-63
• 4.2.2 基于ML的迭代估計(jì)63-66
• 4.2.3 IQ不平衡補(bǔ)償與信道均衡66
• 4.2.4 仿真結(jié)果分析66-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)69-71
• 5.1 本文的主要貢獻(xiàn)69-70
• 5.2 下一步工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 個(gè)人簡介75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目與研究成果76-77
• 附件77-79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉浩;尹忠科;王建英;;正交匹配跟蹤(OMP)算法的收斂性研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2008年03期

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本文編號：1102490