OFDM系統(tǒng)中IQ不平衡和功放非線性校正方法研究.pdf

1、直接變頻結(jié)構(gòu)也稱為零中頻結(jié)構(gòu)，與超外差結(jié)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、可實(shí)現(xiàn)多頻段收發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流方向。但是直接變頻結(jié)構(gòu)存在的IQ不平衡問題比傳統(tǒng)的超外差式變頻結(jié)構(gòu)更為嚴(yán)重，IQ不平衡產(chǎn)生鏡像干擾，降低系統(tǒng)性能。功率放大器是無線發(fā)射機(jī)中的關(guān)鍵部件，實(shí)際中通常使其工作在非線性區(qū)，甚至是接近飽和點(diǎn)的區(qū)域，以達(dá)到提高功率效率的目的，但是這就意味著此時(shí)放大器會帶來非線性失真，導(dǎo)致系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)帶內(nèi)失真和帶外失真，

2、前者使系統(tǒng)的誤碼率上升，后者對相鄰信道產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)的頻帶利用率下降。
　　作為無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，正交頻分復(fù)用(OFDM)具有抗多徑衰落能力強(qiáng)、頻譜利用率高等特點(diǎn)。但是OFDM系統(tǒng)對IQ不平衡十分敏感，IQ不平衡引入的鏡像干擾會破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，造成系統(tǒng)性能的下降。并且OFDM信號的PAPR比較大，容易受到非線性失真的影響，使系統(tǒng)對功率放大器線性度的要求更高。從這兩個(gè)方面可以看出，在OFDM系統(tǒng)中對IQ不

3、平衡和功率放大器非線性進(jìn)行校正是非常有必要的。
　　本文分兩個(gè)部分對IQ不平衡和功率放大器非線性進(jìn)行了研究，首先研究了只考慮IQ不平衡的OFDM系統(tǒng)的校正算法，然后研究了當(dāng)IQ不平衡和功率放大器非線性同時(shí)存在于發(fā)送端時(shí)系統(tǒng)的校正算法。
　　針對OFDM系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端產(chǎn)生的IQ不平衡問題，提出了IQ不平衡與信道的估計(jì)與校正算法。當(dāng)同時(shí)考慮由發(fā)送端和接收端產(chǎn)生的與頻率無關(guān)的IQ不平衡和與頻率相關(guān)的IQ不平衡時(shí)，已有的研究都

4、是將信道、發(fā)送端IQ不平衡和接收端IQ不平衡這三者合并到一起考慮，本文中，根據(jù)分析得到的IQ不平衡時(shí)域及頻域模型，提出了一種新的用于參數(shù)估計(jì)的OFDM導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)?；谛诺赖淖兓煊贗Q不平衡參數(shù)的變化這一條件，根據(jù)所提的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，提出了一種新的參數(shù)估計(jì)方法，能夠同時(shí)并且分別估計(jì)出信道、發(fā)送端IQ不平衡和接收端IQ不平衡這三種參數(shù)，并利用迭代的方法提高估計(jì)性能。最后，給出了兩種不同的IQ不平衡校正方法。由于能夠?qū)⑷N參數(shù)分離開來，因此可以在

5、發(fā)送端和接收端分別對其對應(yīng)的IQ不平衡進(jìn)行校正，在接收端可以通過簡單的符號檢測方法得到接收符號。同時(shí)，分別得到三種參數(shù)后，也能夠更容易地得到系統(tǒng)的聯(lián)合影響。
　　針對OFDM系統(tǒng)中發(fā)送端同時(shí)存在的IQ不平衡和功放非線性問題，提出了兩種聯(lián)合校正算法。假設(shè)在接收端通過濾波操作來消除接收端IQ不平衡帶來的鏡像干擾，或者采用不存在IQ不平衡問題的數(shù)字下變頻操作，本文中認(rèn)為接收端的IQ不平衡可以忽略，只考慮發(fā)送端存在的IQ不平衡和功放非線性

6、問題。我們將發(fā)送端看作一個(gè)整體，只需處理基帶上的輸入和輸出信號，不需要獲得發(fā)送端的射頻信號，這使得系統(tǒng)更利于高度集成。所提出的兩種聯(lián)合算法中，兩步式聯(lián)合校正算法利用兩個(gè)預(yù)失真模塊分別對功放非線性和IQ不平衡進(jìn)行校正，預(yù)失真參數(shù)利用一個(gè)相同的訓(xùn)練模塊得到;而單步式聯(lián)合校正算法中，首先提出一個(gè)模型來聯(lián)合地表示IQ不平衡和功放非線性失真，并同時(shí)考慮了與頻率無關(guān)的和與頻率相關(guān)的IQ不平衡，根據(jù)所提模型，利用一個(gè)預(yù)失真模塊來聯(lián)合校正這兩種失真。同