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.pdf

1、隨著通信應(yīng)用市場(chǎng)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(wèn)題，成為了人們研究無(wú)線通信技術(shù)所關(guān)注的一個(gè)長(zhǎng)期的熱點(diǎn)。毫米波通信憑借其可實(shí)現(xiàn)吉比特級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸速率、頻帶資源豐富、高抗干擾性等優(yōu)勢(shì)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(píng)估，并通過(guò)數(shù)字域處理進(jìn)行補(bǔ)償是十分必要的。
　　本文的主要

2、研究?jī)?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 Equa

3、lization）傳輸方式的條件下，分別對(duì)兩種射頻非線性失真展開(kāi)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IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與主要參數(shù)，并對(duì)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(jiǎn)要的概述。
　　第二部分對(duì)相位噪聲展開(kāi)了研究：首先給出了IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的相噪模型、相

4、噪影響下的系統(tǒng)模型及其影響分析；其次，對(duì)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(guò)時(shí)域相噪自相關(guān)矩陣的特征值分解，基于正交基展開(kāi)理論對(duì)相位噪聲進(jìn)行重構(gòu)，進(jìn)一步地，提出通過(guò)稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)（SBL，Sparse BayesianLearning）估計(jì)相噪重構(gòu)系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相噪更為準(zhǔn)確的估計(jì)與補(bǔ)償，

5、通過(guò)理論推導(dǎo)分析與仿真，可驗(yàn)證該補(bǔ)償方案對(duì)系統(tǒng)誤碼性能的改善效果明顯。
　　第三部分對(duì)IQ不平衡展開(kāi)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(hào)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(duì)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，