60GHz通信系统中功放非线性的影响分析与补偿算法研究

作     者：韩芳 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李少谦

授予年度：2014年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：60GHz通信 单载波 功放非线性 预失真 离线补偿 

摘      要：随着人们对高速率短距离无线通信需求的不断增大,60GHz通信技术迅速成为当下无线通信领域研究的新热点。由于60GHz的研究正处于发展阶段,对功率放大器的研究主要集中在硬件电路的设计和实现上。目前,基于最新的IEEE802.11ad标准草案提出的功放模型的相关研究很少,也没有文献研究60GHz功放非线性的数字基带补偿方法。因此,本文将针对这两个方面的内容展开研究。在正式的研究分析之前,本文首先根据IEEE802.11ad标准,构建了基于SCBT的60GHz系统仿真模型,并对物理层设计作了详细介绍。理论上功放的非线性特性会造成传输信号的带内失真和带外频谱扩展,带内失真将产生互调分量,降低系统性能;带外频谱扩展则会造成相邻信道的干扰。因此,基于仿真系统和标准建议的功放模型,本文分别从信号和系统两个角度分析了功放非线性特性对不同调制方式下的60GHz通信性能的影响。仿真结果表明,功放的非线性对QPSK调制的影响很小,而对16QAM调制的影响比较大。为了保证通信性能,一般应采用QPSK调制方式。当功率回退很大即功放非线性影响很小时,也可采用16QAM调制方式,此时必须提高系统的信噪比。针对功率回退较小时功放非线性引起的性能损失,需要采取有效的线性化方法进行补偿。本文从低复杂度的的方面考虑,采用多项式的数字基带预失真补偿方法。基于60GHz的功放非线性模型,通过构建无记忆的多项式预失真器,同时采用RLS自适应算法估计多项式的系数,仿真了预失真前后信号带外谱抑制效果和系统性能。仿真结果表明,预失真后功放的输出信号带外谱基本与原始输入信号的谱一致,且同时考虑了奇偶项的7阶无记忆多项式预失真能有效地补偿由功放非线性引起的性能损失。至此,从理论上证明了无记忆多项式预失真方法的有效性。最后,为了避免预失真系统在实现时对反馈链路AD采样要求过高的问题,提出了适用于单载波调制的60GHz通信系统的功放非线性的离线补偿设计方案。