本文關(guān)鍵詞：毫米波SC-FDE MIMO無線局域網(wǎng)相位跟蹤同步技術(shù)研究

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【摘要】：隨著移動互聯(lián)時代的來臨,高速率無線通信的需求愈加迫切,擁擠不堪的低頻譜資源已很難支撐高速率通信的要求,頻譜資源相對豐富的毫米波無線頻段因此倍受關(guān)注。2012年,電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.11標(biāo)準(zhǔn)化組織根據(jù)中國提交的毫米波段成立EEE802.11aj工作組,旨在45GHz實現(xiàn)Gbps速率傳輸。毫米波頻段頻率高,因此載波頻偏相對較大,也更易受到射頻端非線性影響,又因器件工藝限制,毫米波頻段也更易受相位噪聲影響。相對正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù),頻域均衡單載波調(diào)制(SC-FDE)技術(shù)對載波頻偏的敏感度較低,峰均比(PAPR)較低,且系統(tǒng)復(fù)雜度與OFDM相當(dāng),但卻降低了對射頻端硬件功放的壓力,因此是適合毫米波無線通信的傳輸技術(shù)。本文主要討論SC-FDE技術(shù)與多天線技術(shù)(MIMO)相結(jié)合的毫米波無線局域網(wǎng)通信架構(gòu)下的載波頻偏糾正與相位噪聲補償同步技術(shù),研究內(nèi)容包括載波頻偏和相位噪聲的統(tǒng)計模型,SC-FDE與MIMO的結(jié)合方案與數(shù)據(jù)幀格式設(shè)計,以及載波頻偏和相位噪聲的糾正算法等。首先,本文對載波頻偏與相位噪聲進(jìn)行統(tǒng)計建模,對常見不同通信系統(tǒng)與應(yīng)用場景下的相位噪聲統(tǒng)計模型進(jìn)行分析,并具體研究毫米波無線局域網(wǎng)IEEE 802.11aj(45GHz)的相位噪聲統(tǒng)計模型,對該相位噪聲統(tǒng)計模型進(jìn)行時域和頻域的數(shù)值仿真,并分析該模型下的相位噪聲對高階調(diào)制星座點的影響。載波頻偏與相位噪聲統(tǒng)計模型為后面章節(jié)進(jìn)一步研究補償算法提供理論依據(jù)。隨后,本文提出一種SC-FDE MIMO系統(tǒng)時域訓(xùn)練序列插入方案,該方案可與SC-FDE MIMO發(fā)射機(jī)中常用的循環(huán)移位操作(CSD)和空間擴(kuò)展操作兼容并存,同時該方案中還提出一種包含時域訓(xùn)練序列的數(shù)據(jù)幀格式設(shè)計,即在每個數(shù)據(jù)塊中均勻插入若干個已知時域訓(xùn)練序列塊。時域訓(xùn)練序列的功能與OFDM系統(tǒng)中的導(dǎo)頻類似,可在接收端提供已知訓(xùn)練信息并進(jìn)行相位跟蹤。本文提出一種利用該時域訓(xùn)練序列進(jìn)行載波頻偏糾正的線性跟蹤與補償算法。仿真結(jié)果表明該算法可有效對載波頻偏進(jìn)行估計與補償。相對于載波頻偏的估計與補償而言,相位噪聲的估計與補償通常更為復(fù)雜。除了載波頻偏的線性跟蹤與補償算法,本文還提出一種對相位噪聲進(jìn)行估計與補償?shù)呐袥Q反饋LMS迭代算法。該算法針對IEEE802.11aj(45GHz)相位噪聲統(tǒng)計模型,利用相位噪聲相鄰采樣點之間具有較強(qiáng)相關(guān)性的特點,通過LMS估計器進(jìn)行相位噪聲估計,逐次迭代進(jìn)行相位修正。最后,本文研究了將獨特字(Unique Word, UW)格式與SC-FDE MIMO系統(tǒng)結(jié)合的可行方案。UW是SC-FDE系統(tǒng)中的一種經(jīng)典時域訓(xùn)練序列插入方式,既可以充當(dāng)數(shù)據(jù)塊的循環(huán)前綴,又可為接收端提供已知訓(xùn)練信息,在不增加開銷和額外復(fù)雜度的情況下提高系統(tǒng)性能,因此在SC-FDE系統(tǒng)中被廣泛利用。但UW難以與MIMO系統(tǒng)直接結(jié)合,MIMO系統(tǒng)中常用的CSD和空間擴(kuò)展等操作都會影響UW的結(jié)構(gòu),因此本文提出將UW和SC-FDE MIMO系統(tǒng)相結(jié)合的方案,將多個時隙的數(shù)據(jù)符號塊或其共軛排成正交或準(zhǔn)正交陣實現(xiàn)空間擴(kuò)展,以取代傳統(tǒng)CSD和空間擴(kuò)展操作,并在此之后插入UW,接收端可通過UW的已知性消除其對正交的影響。對該方案的仿真結(jié)果表明,其在完成UW和SC-FDE MIMO結(jié)合的同時,還保留了MIMO的優(yōu)勢,實現(xiàn)MIMO的空間分集增益。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN925.93

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