毫米波通信硬件实现和IQ不平衡补偿技术研究
发布时间：2023-04-29 00:06
作为5G的关键技术之一,毫米波无线通信受到越来越多的关注。不同于传统的通信系统,高频段毫米波通信的实现面临诸多挑战。本文在NI-PXIe硬件平台上,设计了毫米波SC-FDE系统架构,完成了收发端模块的算法设计和硬件实现,最终达到了高清视频实时传输与演示的目标。另外本文对毫米波系统接收端因射频损伤引起的IQ不平衡问题进行了研究。本文工作包含以下几方面:首先,研究了SC-FDE系统的关键技术。根据现有的毫米波通信协议,在满足通信需求的情况下,提出了一种简明的帧结构设计方案。随后分析了SC-FDE系统的收发端数据处理流程,并对脉冲成型和匹配滤波、定时同步、信道估计和均衡的算法进行了具体研究。接着,本文研究了毫米波SC-FDE系统下变频过程中因硬件损伤引起的IQ不平衡问题。对接收端与频率无关的IQ不平衡模型进行了研究,并分析了其对系统性能的影响。随后在SISO毫米波信道条件下,基于ZC导频序列将IQ不平衡参数和信道分开估计,并提出了一种联合IQ不平衡和信道信息对数据进行补偿的方案,采用简便的LS方法就可以还原数据。此IQ不平衡估计和补偿方法同样适用于MIMO毫米波SC-FDE系统,因为需要估计...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语与数学符号
第一章 绪论
1.1 新一代移动通信技术
1.2 5G关键技术
1.2.1 超密集异构网络
1.2.2 大规模MIMO
1.2.3 毫米波通信
1.3 毫米波无线通信关键技术
1.4 毫米波IQ不平衡概述
1.4.1 IQ不平衡研究背景
1.4.2 IQ不平衡研究现状
1.5 论文组织结构
第二章 毫米波SC-FDE系统关键技术研究
2.1 引言
2.2 毫米波系统帧结构设计
2.3 SC-FDE系统模型
2.4 脉冲成型和匹配滤波
2.5 定时同步
2.5.1 延迟自相关粗同步算法
2.5.2 精同步算法
2.6 分数间隔频域均衡
2.6.1 信道估计
2.6.2 均衡
2.7 本章小结
第三章 毫米波SC-FDE系统IQ不平衡估计和补偿技术研究
3.1 引言
3.2 接收端IQ不平衡模型
3.3 SISO毫米波SC-FDE系统接收端IQ不平衡估计和补偿
3.3.1 基于导频的IQ不平衡参数估计方法
3.3.2 IQ不平衡和信道联合补偿方法
3.3.3 仿真结果与分析
3.4 MIMO毫米波SC-FDE系统接收端IQ不平衡估计和补偿
3.4.1 基于导频的IQ不平衡参数和MIMO信道分开估计方法
3.4.2 IQ不平衡和MIMO信道联合补偿方法
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 NI-PXIe毫米波硬件平台及系统架构设计
4.1 引言
4.2 NI-PXIe毫米波硬件平台
4.2.1 PXIExpress机箱
4.2.2主控器PXIe-8880
4.2.3 高性能FPGA处理模块PXIe-7976R
4.2.4 高吞吐率、高性能的PXIe-7902FPGA模块
4.2.5 超宽带PXIe-3610DAC与PXIe-3630ADC模块
4.2.6 PXIe-3620LO/IF模块
4.2.7 PXIe-3647与PXIe-3657模块
4.2.8 软件开发环境LabVIEW
4.3 毫米波系统性能指标
4.3.1 单天线
4.3.2 采样率和带宽
4.3.3 毫米波频段
4.4 毫米波SC-FDE系统架构设计
4.4.1 PC端设计
4.4.2 Host端设计
4.4.3 FPGA端设计
4.5 本章小结
第五章 毫米波SC-FDE系统硬件实现
5.1 引言
5.2 信道编译码硬件实现
5.2.1 串行编译码
5.2.2 并行编译码
5.2.3 串并结合的编译码方案
5.3 星座映射和解映射硬件实现
5.3.1 星座映射
5.3.2 解映射
5.4 脉冲成型和匹配滤波硬件实现
5.4.1 脉冲成型滤波和上采样
5.4.2 匹配滤波
5.5 定时同步模块实现
5.5.1 粗同步
5.5.2 精同步
5.6 分数间隔频域均衡硬件实现
5.6.1 信道估计
5.6.2 均衡
5.7 系统演示和性能测试
5.7.1 发射端Host
5.7.2 接收端Host
5.7.3 系统演示结果
5.8 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续研究展望
致谢
参考文献
硕士期间发表的论文、专利申请以及参加的科研项目
本文编号：3804758
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语与数学符号
第一章 绪论
1.1 新一代移动通信技术
1.2 5G关键技术
1.2.1 超密集异构网络
1.2.2 大规模MIMO
1.2.3 毫米波通信
1.3 毫米波无线通信关键技术
1.4 毫米波IQ不平衡概述
1.4.1 IQ不平衡研究背景
1.4.2 IQ不平衡研究现状
1.5 论文组织结构
第二章 毫米波SC-FDE系统关键技术研究
2.1 引言
2.2 毫米波系统帧结构设计
2.3 SC-FDE系统模型
2.4 脉冲成型和匹配滤波
2.5 定时同步
2.5.1 延迟自相关粗同步算法
2.5.2 精同步算法
2.6 分数间隔频域均衡
2.6.1 信道估计
2.6.2 均衡
2.7 本章小结
第三章 毫米波SC-FDE系统IQ不平衡估计和补偿技术研究
3.1 引言
3.2 接收端IQ不平衡模型
3.3 SISO毫米波SC-FDE系统接收端IQ不平衡估计和补偿
3.3.1 基于导频的IQ不平衡参数估计方法
3.3.2 IQ不平衡和信道联合补偿方法
3.3.3 仿真结果与分析
3.4 MIMO毫米波SC-FDE系统接收端IQ不平衡估计和补偿
3.4.1 基于导频的IQ不平衡参数和MIMO信道分开估计方法
3.4.2 IQ不平衡和MIMO信道联合补偿方法
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 NI-PXIe毫米波硬件平台及系统架构设计
4.1 引言
4.2 NI-PXIe毫米波硬件平台
4.2.1 PXIExpress机箱
4.2.2主控器PXIe-8880
4.2.3 高性能FPGA处理模块PXIe-7976R
4.2.4 高吞吐率、高性能的PXIe-7902FPGA模块
4.2.5 超宽带PXIe-3610DAC与PXIe-3630ADC模块
4.2.6 PXIe-3620LO/IF模块
4.2.7 PXIe-3647与PXIe-3657模块
4.2.8 软件开发环境LabVIEW
4.3 毫米波系统性能指标
4.3.1 单天线
4.3.2 采样率和带宽
4.3.3 毫米波频段
4.4 毫米波SC-FDE系统架构设计
4.4.1 PC端设计
4.4.2 Host端设计
4.4.3 FPGA端设计
4.5 本章小结
第五章 毫米波SC-FDE系统硬件实现
5.1 引言
5.2 信道编译码硬件实现
5.2.1 串行编译码
5.2.2 并行编译码
5.2.3 串并结合的编译码方案
5.3 星座映射和解映射硬件实现
5.3.1 星座映射
5.3.2 解映射
5.4 脉冲成型和匹配滤波硬件实现
5.4.1 脉冲成型滤波和上采样
5.4.2 匹配滤波
5.5 定时同步模块实现
5.5.1 粗同步
5.5.2 精同步
5.6 分数间隔频域均衡硬件实现
5.6.1 信道估计
5.6.2 均衡
5.7 系统演示和性能测试
5.7.1 发射端Host
5.7.2 接收端Host
5.7.3 系统演示结果
5.8 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 后续研究展望
致谢
参考文献
硕士期间发表的论文、专利申请以及参加的科研项目
本文编号：3804758
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3804758.html
