毫米波通信系統(tǒng)中模擬前端非理想性的影響分析與補償.pdf

1、隨著通信應用市場不斷擴展以及用戶數(shù)量與日俱增，實現(xiàn)更高效率的通信，同時緩解頻譜資源緊張的問題，成為了人們研究無線通信技術所關注的一個長期的熱點。毫米波通信憑借其可實現(xiàn)吉比特級的數(shù)據(jù)傳輸速率、頻帶資源豐富、高抗干擾性等優(yōu)勢而備受學術界與工業(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)建模以獲得更為準確的性能評估，并通過數(shù)字域處理進行補償是十分必要的。
　　本文的主要

2、研究內(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標準下的系統(tǒng)模型、信道模型與傳輸幀結構，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，分別對兩種射頻非線性失真展開了影響分析與補償研究。
　　全文的主要內(nèi)容大致劃分為三個部分如下：
　　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標準下的系統(tǒng)設計與主要參數(shù)，并對本文重點研究的兩種主要的射頻端非線性失真分別進行了簡要的概述。
　　第二部分對相位噪聲展開了研究：首先給出了IEEE802.11ad標準下的相噪模型、相

4、噪影響下的系統(tǒng)模型及其影響分析；其次，對常用的公共相位誤差（CPE，Common Phase Error）補償方案進行了研究與分析；之后，鑒于CPE補償方案有限的補償效果，在CPE補償基礎之上，本文研究了一種相噪補償方案，通過時域相噪自相關矩陣的特征值分解，基于正交基展開理論對相位噪聲進行重構，進一步地，提出通過稀疏貝葉斯學習（SBL，Sparse BayesianLearning）估計相噪重構系數(shù)，從而實現(xiàn)對相噪更為準確的估計與補償，

5、通過理論推導分析與仿真，可驗證該補償方案對系統(tǒng)誤碼性能的改善效果明顯。
　　第三部分對IQ不平衡展開了研究：IQI的研究模型通常分為兩種情況，一種是由本振信號不準確所引起的頻率獨立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IQI。針于上述兩種情況，本文分別提出了一種基于訓練序列的補償方案。對于前者，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，