相位噪聲對(duì)60GHz通信系統(tǒng)的影響分析與校正.pdf

1、隨著全球無線通信技術(shù)的高速發(fā)展,60GHz通信技術(shù)憑借其擁有的巨大帶寬、高傳輸速率、強(qiáng)大的安全性和抗干擾能力等諸多優(yōu)勢(shì)在眾多無線傳輸方案中脫穎而出。然而由于其所在頻段的特殊性,60GHz通信技術(shù)在備受矚目的同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn),射頻非線性的影響就是其中不可忽略的一環(huán)。
　　高頻特性使得60GHz通信技術(shù)與低頻段相比更容易受到射頻非線性因素的影響,且由于器件制作工藝的限制,在基帶選取低復(fù)雜度的、簡(jiǎn)單易行的抑制方案對(duì)系統(tǒng)性能的提升具有

2、重要意義。本論文針對(duì)射頻非線性的主要影響之一——相位噪聲(Phase Noise, PN)展開研究分析,在此基礎(chǔ)上提出了基于K-L展開的相噪自相關(guān)矩陣正交基重構(gòu)補(bǔ)償方案,并針對(duì)基于IEEE802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)信道進(jìn)行了整體鏈路預(yù)算和容量分析,最終驗(yàn)證了對(duì)射頻非線性影響進(jìn)行補(bǔ)償后能夠達(dá)到吉比特每秒的傳輸需求。
　　本論文的研究工作基于單載波頻域均衡(Single-Carrier with Frequency Domain Equa

3、lization, SC-FDE)體制下的60GHz通信系統(tǒng),所采用模型均基于IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)將全文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介如下:
　　首先,對(duì)60GHz通信的發(fā)展現(xiàn)狀及射頻非線性影響進(jìn)行概述,在此基礎(chǔ)上分別給出了基于IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)下的系統(tǒng)模型、調(diào)制體制和信道模型,模型的建立是接下來研究工作的基礎(chǔ)。
　　其次,對(duì)引入射頻非線性影響的60GHz SC-FDE系統(tǒng)進(jìn)行鏈路預(yù)算和容量分析,包括功放(Power Amp

4、lifier, PA)非線性、相位噪聲和IQ不平衡的模型建立及簡(jiǎn)單補(bǔ)償仿真、不同信道環(huán)境下的容量分析,驗(yàn)證了在現(xiàn)有工藝水準(zhǔn)和抑制方案下射頻非線性影響不會(huì)給系統(tǒng)容量帶來太大損失。
　　最后,對(duì)本論文的主體——相位噪聲影響分析與校正展開了深入研究:常用的公共相位誤差(Common Phase Error, CPE)補(bǔ)償方案僅在低相噪水平和低階調(diào)制下有較好的效果,并不適用于高階調(diào)制在大相噪水平下的補(bǔ)償應(yīng)用。針對(duì)此種情況,本論文提出了基于

5、 K-L展開的時(shí)域相噪自相關(guān)矩陣正交基相噪補(bǔ)償方案:通過對(duì)指數(shù)相噪自相關(guān)矩陣的特征值分解獲得最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量構(gòu)造正交基對(duì)相位噪聲進(jìn)行重構(gòu),正交基的維數(shù)可以根據(jù)補(bǔ)償精度需要自行調(diào)整。為了提高補(bǔ)償效果,算法中還引入了判決反饋迭代更新,并選取收斂時(shí)的結(jié)果作為最終的解調(diào)數(shù)據(jù)。本算法相對(duì)于經(jīng)典的CPE補(bǔ)償算法在高階調(diào)制和大相噪水平下具有明顯的補(bǔ)償效果提升。根據(jù)仿真結(jié)果顯示,本論文的算法比單純的CPE補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)性能有多達(dá)4dB以上的改善,與