《60 GHz毫米波通信射頻影響消除研究》是依託清華大學，由肖振宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：60 GHz毫米波通信射頻影響消除研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：肖振宇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
60 GHz毫米波通信技術具有巨大的潛在套用價值，且目前國際與國內標準組也正在制定60 GHz無線個域網/無線區域網路標準。60 GHz毫米波通信面臨的重大挑戰之一是高頻點、大頻寬，這導致基於CMOS工藝的射頻器件存在功放非線性、IQ失衡以及相位噪聲等影響，從而顯著降低系統誤碼性能。為此，本項目擬採用通信信號處理的基本方法，分別針對三種典型的射頻影響建立合適的數學模型，提出簡單、高效的估計及預測算法來提取有關參數，並利用這些參數對失真信號進行補償和解調，從而消除這三種典型的射頻影響；在此基礎上，綜合考慮三方面的射頻影響，形成完整的射頻影響消除方案；並將該方案融入60 GHz WPAN物理層幀結構設計，進行整體系統性能評估與可行性驗證。最後，將設計的物理層幀結構提交至國家標準工作組，以推動我國60 GHz技術的標準化。
結題摘要
60GHz毫米波通信具有容量大、可集成度高、抗干擾能力強等優勢，近年來得到了業界的廣泛關注。然而，由於頻點高、頻寬大、路徑損耗強，同時面臨設備小型化和低功耗集成的設計需求，射頻影響成為60GHz通信向前發展的重要挑戰。本項目對功率放大器非線性、IQ失衡以及相位噪聲三種典型射頻影響展開補償技術研究，以期通過基帶數位訊號處理緩解60GHz射頻部分的實現壓力，推動我國60GHz技術的標準化。具體研究工作及主要結果如下： 首先，提出畸變星座點估計與解調的方法補償PA非線性失真。PA非線性使信號星座點出現畸變，根據畸變後的星座點對符號判決解調可以滿足最大似然準則，從而使解調性能得到提高。所提方法僅利用數位訊號處理補償PA非線性，不需要引入額外的射頻模組，有利於器件小型化及低功耗集成，同時估計畸變星座點不需獲得準確的非線性回響函式。相關結果表明，該方法可以有效降低PA非線性所造成的性能損失，並能消除誤比特率平台。 第二，提出採用分步解耦處理補償IQ失衡。IQ失衡與信道多徑及載波頻偏相互耦合，進行聯合補償具有較大難度。採用分步解耦處理的思想，可以將複雜問題簡單化，且易於對每一步展開針對性算法設計，從而保證整體補償的準確性。具體對三種情況分別進行了研究，包括接收端頻域獨立IQ失衡、收發端頻域獨立IQ失衡、以及收發端頻域不獨立IQ失衡。仿真結果顯示，所提方法取得的性能相對於已有算法更加魯棒。 第三，提出兩級反饋疊代結構補償相位噪聲。基於疊代頻域均衡方案，在均衡前後分別執行初始相位噪聲補償和殘餘相位噪聲補償。對於具體算法流程，根據相位噪聲在頻域上的窄帶特性以及時域上的短時平穩性分別展開了研究。結果顯示，所提的兩級反饋疊代結構的補償能力優於已有方案，尤其在高階調製下能取得顯著的性能改進。 最後，設計幀結構以及數據接收流程，實現PA非線性、IQ失衡以及相位噪聲的綜合補償。該方法在很大程度上避免了三種射頻影響的相互制約，從而可以採用對它們獨自處理的方法進行綜合補償。相關方法已作為技術提案提交至國家和國際標準組。 此外，在本項目執行期間，毫米波通信波束賦形得到迅速發展。項目組進一步擴展了此課題的研究內容，將波束賦形作為一個新的研究分支，在碼本設計、波束訓練、序列檢測等方面取得豐碩成果，並獲得自然科學基金委面上基金項目支持。
