發(fā)布時(shí)間：2018-05-27 15:33

  本文選題：回程鏈路 + 相位噪聲��； 參考：《東南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：為滿足無(wú)線通信業(yè)務(wù)量的迅猛增長(zhǎng)及接入終端數(shù)目的海量增加,業(yè)界現(xiàn)已啟動(dòng)對(duì)第五代(5G)移動(dòng)通信系統(tǒng)的定義與標(biāo)準(zhǔn)化工作。5G移動(dòng)通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的核心指標(biāo)之一是將頻譜效率和功率效率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升一個(gè)量級(jí),為此5G系統(tǒng)需要全新的架構(gòu)支持,設(shè)計(jì)全面、智能、高容量的回程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而成為5G系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)之一。采用高階星座調(diào)制信號(hào)以保證高吞吐量的回程鏈路對(duì)相位噪聲極度敏感,這在根本上限制了系統(tǒng)傳輸性能,因此,相位噪聲對(duì)回程鏈路容量的影響引起了廣泛關(guān)注。本論文針對(duì)受到相位噪聲影響的多天線系統(tǒng)性能和接收機(jī)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。首先,本文研究單個(gè)振蕩器驅(qū)動(dòng)的共相位噪聲多天線系統(tǒng)性能,推導(dǎo)了西陣和非酉陣信道矩陣場(chǎng)景下系統(tǒng)容量界表達(dá)式。在酉陣信道矩陣場(chǎng)景中,利用互信息量和熵的性質(zhì)推導(dǎo)出容量上界和漸近容量表達(dá)式；在非西陣信道矩陣場(chǎng)景中,將M×M維多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)分解成一個(gè)單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)和一個(gè)M-1×M-1維MIMO系統(tǒng),利用SISO系統(tǒng)估計(jì)相位噪聲當(dāng)前采樣值并用估計(jì)結(jié)果消除M-1×M-1維MIMO系統(tǒng)中相位噪聲帶來(lái)的干擾,上述方法將第二部分系統(tǒng)化簡(jiǎn)成加性高斯白噪聲(AWGN)系統(tǒng)進(jìn)而利用注水法得到準(zhǔn)確的容量表達(dá)式。此外,利用因子圖(FG)數(shù)值仿真算法模擬了正交振幅調(diào)制(QAM)下系統(tǒng)實(shí)際的速率曲線并與表達(dá)式進(jìn)行了對(duì)比,仿真結(jié)果表明,推導(dǎo)的容量界和漸近容量表達(dá)式能準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)實(shí)際容量。接著,本文研究不同振蕩器驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立相位噪聲多天線系統(tǒng)性能,推導(dǎo)出不同天線配置下系統(tǒng)容量界表達(dá)式。先利用互信息量和熵的性質(zhì)得到受到獨(dú)立相位噪聲影響時(shí)單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng)和多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)容量的表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上討論了如何達(dá)到上述系統(tǒng)容量等實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)一步考慮獨(dú)立相位噪聲影響下的MIMO系統(tǒng),將MIMO系統(tǒng)分解成多個(gè)MISO系統(tǒng),利用其中某個(gè)MISO系統(tǒng)估計(jì)得到的發(fā)送相位噪聲采樣值消除其余MISO系統(tǒng)中發(fā)送相位噪聲過(guò)程,上述方法保證其余MISO系統(tǒng)都只受到各自接收相位噪聲的干擾。此外,利用FG數(shù)值仿真算法模擬了QAM下系統(tǒng)實(shí)際的速率曲線并與表達(dá)式進(jìn)行了對(duì)比,仿真結(jié)果表明,推導(dǎo)的容量界表達(dá)式能準(zhǔn)確地反映出系統(tǒng)實(shí)際容量。然后,本文研究?jī)墒諆砂l(fā)多天線相位噪聲系統(tǒng)的空分復(fù)用增益,描述了高信噪比下容量變化的特性。一方面,分別關(guān)閉收發(fā)雙端的一根天線將系統(tǒng)簡(jiǎn)化成單天線系統(tǒng),利用“可達(dá)性”原理推導(dǎo)出空分復(fù)用增益的下界;另一方面,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行變換并假設(shè)變換后系統(tǒng)的輸出滿足多維Gamma聯(lián)合分布,利用對(duì)偶性原理得到空分復(fù)用增益上界,由一致的上、下界結(jié)果得到準(zhǔn)確的系統(tǒng)空分復(fù)用增益。研究結(jié)果表明,兩發(fā)兩收多天線相位噪聲系統(tǒng)與單天線相位噪聲系統(tǒng)有相同的復(fù)用增益,即在相位噪聲系統(tǒng)中增加發(fā)送天線和接收天線不能增加系統(tǒng)的自由度,揭示了相位噪聲系統(tǒng)與AWGN系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。最后,本文研究相位噪聲系統(tǒng)中最大似然接收機(jī)的設(shè)計(jì),提出了一種只涉及相位噪聲均值和方差的判決準(zhǔn)則。先對(duì)相位噪聲系統(tǒng)中最大似然接收判決準(zhǔn)則進(jìn)行了分析,利用泰勒展開(kāi)將原始判決準(zhǔn)則表示成相位噪聲條件概率密度函數(shù)各階中心矩的權(quán)重和。為降低接收機(jī)計(jì)算復(fù)雜度,在此基礎(chǔ)上提出只保留前幾項(xiàng)中心矩的簡(jiǎn)化判決準(zhǔn)則并且推導(dǎo)得到簡(jiǎn)化判決帶來(lái)的符號(hào)錯(cuò)誤概率(SEP)表達(dá)式,基于SEP表達(dá)式討論了各參數(shù)對(duì)判決帶來(lái)的影響。以只保留前兩項(xiàng)中心矩的簡(jiǎn)化算法為例給出具體判決準(zhǔn)則和分析,該簡(jiǎn)化判決準(zhǔn)則只涉及相位噪聲的均值和方差,適用于實(shí)際系統(tǒng)操作,仿真結(jié)果表明,只保留前兩項(xiàng)中心矩的簡(jiǎn)化判決準(zhǔn)則能夠在降低操作復(fù)雜度的同時(shí)保證較低的系統(tǒng)SEP。
[Abstract]:In order to meet the rapid growth of wireless communication traffic and the increase of the number of access terminals, the industry has now started the definition and standardization of the fifth generation (5G) mobile communication system. One of the core indicators to achieve in the.5G mobile communication system is to improve the frequency efficiency and power efficiency on the existing basis of an order of magnitude, for this purpose, the 5G system The design of a comprehensive, intelligent and high capacity backhaul network is one of the key tasks of the 5G system. The high order constellation modulation signal is used to ensure that the high throughput return link is extremely sensitive to phase noise, which fundamentally restricts the transmission capacity of the system. Therefore, the phase noise has a shadow on the back link capacity. The performance of multiple antenna systems and the design of the receiver are studied in this paper. First, the performance of a single oscillator driven common phase noise multi antenna system is studied. The system capacity boundary expression in the matrix scene of the West array and the non unitary matrix is derived. By using the properties of mutual information and entropy, the expression of capacity upper and asymptotic capacity is derived, and the M * M dimension multi input and multiple output (MIMO) system is decomposed into a single input and single output (SISO) system and a M-1 * M-1 dimension MIMO system in the non West array channel matrix scene. The current sampling value of phase noise is estimated with the SISO system and the estimation knot is used. In order to eliminate the interference caused by phase noise in the M-1 * M-1 dimensional MIMO system, the above method simplifying the second part systematized into an additive Gauss white noise (AWGN) system and then using the water injection method to obtain the exact capacity expression. In addition, using the factor diagram (FG) numerical simulation algorithm, the actual rate curves of the system under orthogonal amplitude modulation (QAM) are simulated. Compared with the expression, the simulation results show that the derived capacity boundary and the asymptotic capacity expression can accurately reflect the actual capacity of the system. Then, this paper studies the performance of the independent phase noise multi antenna system driven by different oscillators, and derives the capacity boundary expression of the system under different antenna configurations. First, the mutual information quantity and entropy are used. The properties of the single input multiple output (SIMO) system and the multiple input single output (MISO) system capacity are obtained by the independent phase noise. On this basis, the practical problems of how to achieve the above system capacity are discussed, and the MIMO system under the influence of independent phase noise is further considered, and the MIMO system is decomposed into multiple MISO systems. The sampling value of the transmitted phase noise estimated by a MISO system eliminates the process of transmitting phase noise in the other MISO systems. The above method ensures that the other MISO systems are only interfered by their respective phase noise. In addition, the FG numerical simulation algorithm is used to simulate the rate curve of the system in the QAM system and compare with the expression. The simulation results show that the derived capacity boundary expression can accurately reflect the actual capacity of the system. Then, this paper studies the space division multiplexing gain of the two receiving and two multiple antenna phase noise system, and describes the characteristics of the capacity change under the high signal to noise ratio. On the one hand, the system is simplified as a single antenna system by closing a dual terminal antenna respectively. Using the "reachability" principle, the lower bounds of the space division multiplexing gain are derived. On the other hand, the system is transformed and the output of the system is assumed to satisfy the multidimensional Gamma joint distribution. The gain upper bound of the space division multiplexing is obtained by using the duality principle, and the accurate system space division multiplex gain is obtained from the uniform upper and lower bounds. The results show that The two hair two antenna phase noise system has the same multiplex gain as the single antenna phase noise system. That is, adding the transmitting antenna and receiving antenna in the phase noise system can not increase the degree of freedom of the system. The essential difference between the phase noise system and the AWGN system is revealed. Finally, the maximum likelihood receiver in the phase noise system is studied. In the design of the machine, a criterion which only involves the mean and variance of phase noise is proposed. First, the maximum likelihood receiver decision criterion in the phase noise system is analyzed, and the weight of each order center moment of the probability density function of the phase noise condition is expressed by Taylor expansion. On this basis, a simplified decision criterion which only retained the first few center moments was proposed and the SEP expression was derived from the simplified decision. Based on the SEP expression, the influence of the parameters on the decision was discussed. The simplified algorithm with only the first two center moments was taken as an example to give a specific decision criterion and analysis. The criterion only involves the mean and variance of phase noise, which is suitable for the actual system operation. The simulation results show that the simplified decision criteria that only retain the first two center moments can reduce the operation complexity and ensure a lower system SEP..
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820;TN851

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 秦忠宇;;脈沖多卜勒雷達(dá)中相位噪聲的分析和測(cè)量[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);1986年03期

2 楊靜 ,楊盤(pán)洪;相位噪聲理論與測(cè)量綜述[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2000年06期

3 杜存綱;程控直接數(shù)字合成的相位噪聲[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

4 Paul Smith;鮮為人知的相位噪聲特性[J];世界電子元器件;2005年02期

5 陳國(guó)龍;相位噪聲及其測(cè)試技術(shù)[J];電子質(zhì)量;2005年02期

6 陳國(guó)龍;相位噪聲及其測(cè)試技術(shù)[J];今日電子;2005年04期

7 嚴(yán)剛峰;黃顯核;譚航;譚峰;;混沌分量對(duì)相位噪聲測(cè)量的影響[J];測(cè)控技術(shù);2008年09期

8 夏飛飛;張治琴;;相位噪聲及其測(cè)量方法的探討[J];電視工程;2009年03期

9 石世怡;;無(wú)線廣播通信設(shè)備的相位噪聲與測(cè)量[J];廣播電視信息;2009年11期

10 賀靜波;胡生亮;羅亞松;劉忠;;基于隨機(jī)微分的相位噪聲統(tǒng)計(jì)特性[J];中國(guó)激光;2012年10期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉輝;楊石玲;張江華;;相位噪聲相關(guān)對(duì)消技術(shù)研究[A];2007年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

2 時(shí)勇;許小鋒;劉毅;;信號(hào)分析儀中的相位噪聲測(cè)量技術(shù)[A];第二十八屆中國(guó)（天津）2014IT、網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、電子、儀器儀表創(chuàng)新學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

3 吳濤;唐小宏;肖飛;;相位噪聲對(duì)頻率步進(jìn)雷達(dá)的影響仿真[A];2009年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

4 聶偉;帥濤;劉亞歡;李國(guó)通;;相位噪聲對(duì)衛(wèi)星信號(hào)解調(diào)誤碼率的影響分析[A];第三屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集——S04原子鐘技術(shù)與時(shí)頻系統(tǒng)[C];2012年

5 李鵬;米紅;鄭晉軍;陳忠貴;;導(dǎo)航信號(hào)相位噪聲指標(biāo)分析[A];第二屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子文集[C];2011年

6 姜春榮;謝碧華;王兆永;;信號(hào)源相位噪聲的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)[A];1991年全國(guó)微波會(huì)議論文集（卷Ⅱ）[C];1991年

7 潘光斌;;基于頻譜儀的相位噪聲測(cè)試及不確定度分析[A];第三次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

8 鄧永生;熊蔚明;謝春堅(jiān);陳小敏;;相位噪聲對(duì)BPSK系統(tǒng)誤碼率的影響[A];第二十三屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2010年

9 徐偉;鮑景富;廖汗青;劉虹;;DDS噪聲分析及設(shè)計(jì)[A];2005'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（第三冊(cè)）[C];2006年

10 李長(zhǎng)生;王文騏;詹福春;;射頻應(yīng)用的壓控振蕩器相位噪聲的研究[A];2003'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 羅德與施瓦茨中國(guó)有限公司;信號(hào)源綜合分析的高端技術(shù)[N];中國(guó)電子報(bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 董紹鋒;基于異頻信號(hào)間相位群特征的相位噪聲測(cè)量技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 李智鵬;非線性電路中相位噪聲模型及其應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2016年

3 王瑋;基于聯(lián)合消息傳遞算法的相位噪聲估計(jì)[D];鄭州大學(xué);2017年

4 嚴(yán)剛峰;基于動(dòng)力系統(tǒng)模型的振蕩器相位噪聲分析的方法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

5 王艷;反饋式振蕩器相位噪聲的理論分析及優(yōu)化技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 陳鵬;無(wú)線通信中相位噪聲和載波頻偏的估計(jì)與消除[D];北京郵電大學(xué);2012年

7 Ibo Mooketsi Ngebani;V-OFDM無(wú)線空中接口中的相位噪聲分析與補(bǔ)償[D];浙江大學(xué);2015年

8 馬海虹;W波段低相噪鎖相頻綜技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2007年

9 井慶豐;OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的自適應(yīng)補(bǔ)償方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 約翰（Jean Temga）;CO-OFDM系統(tǒng)中相位噪聲的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳雪梅;CO-OFDM系統(tǒng)中抑制相位噪聲技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 何國(guó)軍;基于環(huán)形振蕩器的鎖相環(huán)相位噪聲研究[D];電子科技大學(xué);2015年

3 成斌;X波段抗振頻率源的研制[D];電子科技大學(xué);2013年

4 任玉興;毫米波倍頻源技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

5 王福興;光電振蕩器研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 潘明爭(zhēng);S波段低噪聲VCO的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 劉姍姍;應(yīng)用于LVDS高速接口的低抖動(dòng)鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

8 王田;相位噪聲對(duì)60GHz通信系統(tǒng)的影響分析與校正[D];電子科技大學(xué);2014年

9 汪小娥;低相噪LC振蕩器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

10 黃俊;微波光子鏈路相位噪聲研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1942717