寬帶MIMO-OFDM系統(tǒng)數(shù)字預失真關鍵技術研究.pdf

1、本文研究適用于多輸入輸出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系統(tǒng)發(fā)射機的寬帶數(shù)字預失真關鍵技術。針對現(xiàn)有寬帶無線MIMO-OFDM數(shù)字預失真技術面臨的關鍵難點問題與挑戰(zhàn)，重點研究了兩類MIMO數(shù)字預失真實現(xiàn)方法：補償串擾（Crosstalk）型MIMO系統(tǒng)數(shù)字預失真方法，以及補償IQ不平衡（

2、IQ Imbalance）型MIMO系統(tǒng)數(shù)字預失真方法。
　　首先，論文總結(jié)了現(xiàn)有MIMO數(shù)字預失真技術的發(fā)展演進及其存在的關鍵問題；基于典型的MIMO-OFDM系統(tǒng)發(fā)射機架構，介紹了功放非線性模型及模型辨識結(jié)構等關鍵技術，給出衡量MIMO數(shù)字預失真方法性能的評價指標；隨后，重點分析了MIMO系統(tǒng)預失真技術面臨的兩種主要干擾效應：串擾效應和IQ不平衡效應，著重分析了這兩種干擾效應產(chǎn)生的原因、描述模型及其對MIMO系統(tǒng)綜合性能的影響

3、；進一步，分析評價了現(xiàn)有的幾種典型MIMO系統(tǒng)預失真方法，對其各自技術的優(yōu)缺點和性能指標，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）等方面進行了分析對比。
　　以此為基礎，本文針對現(xiàn)有MIMO數(shù)字預失真方法大多僅補償串擾效應而未考慮IQ不平衡效應的缺陷，提出了一種帶IQ補償器的交叉式數(shù)字預失真（Crossover Digital Predistorter，CO-DPD）改進方法，通過在CO-DP

4、D方法的反饋鏈路上增加IQ補償器，可對由正交解調(diào)器所引起的IQ不平衡加以補償；同時，該交叉結(jié)構還能有效抑制功放輸入的串擾效應。給出了該方法詳盡的信號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)射端預失真器中，若存在3％的幅度不平衡、3°相位不平衡及-20dB串擾，相較于傳統(tǒng)CO-DPD預失真技術，該改進方法可以有效抑

5、制帶外頻譜的再生，將信號的EVM降低10dB，將信號的NMSE降低15dB，達到同時補償IQ不平衡和串擾效應的目的。
　　進一步，針對現(xiàn)有的MIMO數(shù)字預失真技術大多采用最小二乘(Least Squares，LS)算法提取預失真系數(shù)所導致的高計算復雜度問題，提出了一種聯(lián)合補償串擾和IQ不平衡的自適應MIMO預失真方法。該方法在預失真器之后增加一個串擾預消除模塊，同時在反饋鏈路上增加一個IQ不平衡補償器，利用自適應學習算法估計串擾系