寬帶MIMO-OFDM系統(tǒng)數(shù)字預(yù)失真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文研究適用于多輸入輸出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的寬帶數(shù)字預(yù)失真關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)現(xiàn)有寬帶無線MIMO-OFDM數(shù)字預(yù)失真技術(shù)面臨的關(guān)鍵難點(diǎn)問題與挑戰(zhàn)，重點(diǎn)研究了兩類MIMO數(shù)字預(yù)失真實(shí)現(xiàn)方法：補(bǔ)償串?dāng)_（Crosstalk）型MIMO系統(tǒng)數(shù)字預(yù)失真方法，以及補(bǔ)償IQ不平衡（

2、IQ Imbalance）型MIMO系統(tǒng)數(shù)字預(yù)失真方法。
　　首先，論文總結(jié)了現(xiàn)有MIMO數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)及其存在的關(guān)鍵問題；基于典型的MIMO-OFDM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)架構(gòu)，介紹了功放非線性模型及模型辨識(shí)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，給出衡量MIMO數(shù)字預(yù)失真方法性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)；隨后，重點(diǎn)分析了MIMO系統(tǒng)預(yù)失真技術(shù)面臨的兩種主要干擾效應(yīng)：串?dāng)_效應(yīng)和IQ不平衡效應(yīng)，著重分析了這兩種干擾效應(yīng)產(chǎn)生的原因、描述模型及其對(duì)MIMO系統(tǒng)綜合性能的影響

3、；進(jìn)一步，分析評(píng)價(jià)了現(xiàn)有的幾種典型MIMO系統(tǒng)預(yù)失真方法，對(duì)其各自技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和性能指標(biāo)，如帶外功率譜密度（PSD）、誤差矢量幅度（EVM）和歸一化均方誤差（NMSE）等方面進(jìn)行了分析對(duì)比。
　　以此為基礎(chǔ)，本文針對(duì)現(xiàn)有MIMO數(shù)字預(yù)失真方法大多僅補(bǔ)償串?dāng)_效應(yīng)而未考慮IQ不平衡效應(yīng)的缺陷，提出了一種帶IQ補(bǔ)償器的交叉式數(shù)字預(yù)失真（Crossover Digital Predistorter，CO-DPD）改進(jìn)方法，通過在CO-DP

4、D方法的反饋鏈路上增加IQ補(bǔ)償器，可對(duì)由正交解調(diào)器所引起的IQ不平衡加以補(bǔ)償；同時(shí)，該交叉結(jié)構(gòu)還能有效抑制功放輸入的串?dāng)_效應(yīng)。給出了該方法詳盡的信號(hào)處理流程和算法步驟，并從功率譜密度、鄰近信道功率比、誤差矢量幅度、歸一化均方誤差等方面分析了該方案的可行性。理論分析和仿真結(jié)果表明，在2×2的MIMO-OFDM系統(tǒng)發(fā)射端預(yù)失真器中，若存在3％的幅度不平衡、3°相位不平衡及-20dB串?dāng)_，相較于傳統(tǒng)CO-DPD預(yù)失真技術(shù)，該改進(jìn)方法可以有效抑

5、制帶外頻譜的再生，將信號(hào)的EVM降低10dB，將信號(hào)的NMSE降低15dB，達(dá)到同時(shí)補(bǔ)償IQ不平衡和串?dāng)_效應(yīng)的目的。
　　進(jìn)一步，針對(duì)現(xiàn)有的MIMO數(shù)字預(yù)失真技術(shù)大多采用最小二乘(Least Squares，LS)算法提取預(yù)失真系數(shù)所導(dǎo)致的高計(jì)算復(fù)雜度問題，提出了一種聯(lián)合補(bǔ)償串?dāng)_和IQ不平衡的自適應(yīng)MIMO預(yù)失真方法。該方法在預(yù)失真器之后增加一個(gè)串?dāng)_預(yù)消除模塊，同時(shí)在反饋鏈路上增加一個(gè)IQ不平衡補(bǔ)償器，利用自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法估計(jì)串?dāng)_系