60GHz頻段短距離無線通信系統物理層關鍵技術研究

《60GHz頻段短距離無線通信系統物理層關鍵技術研究》是依託電子科技大學,由岳光榮擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：60GHz頻段短距離無線通信系統物理層關鍵技術研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：岳光榮

項目摘要

60GHz 頻段是寬度達7GHz的無需申請頻段，特別是目前60GHz頻段 CMOS電路的成功研製為在這一頻段的短距離、高速數據無線通信的套用提供了強力支持。由於60GHz頻段射頻電路的特點以及60GHz信號傳播特性的影響，在該頻段實現超高速率（數Gbps）信號傳輸將面臨很多困難，包括電路非線性特性對性能的影響、射頻放大器輸出功率的限制、路徑傳播損失、接收機對ADC的苛刻要求等。. 本項目提出適合60GHz頻段的系統物理層設計方案，深入研究功率放大器的相位噪聲和非線性特性對不同調製信號的性能影響；深入研究陣列天線設計和波束成形算法，提高系統傳輸能力和鏈路強壯性；此外，將研究適合60GHz 頻段的具體的混合信號處理方法，降低接收機設計對ADC的需求，這對於整個接收機的設計有非常重要的作用。. 以上是60GHz短距離高速通信面臨的主要問題，這些問題的解決將有利於推動這個免費頻段的廣泛套用。

結題摘要

本項目針對60GHz 頻段高速率、短距離通信的需求，研究相關的關鍵技術，取得了相應的研究成果，包括： 物理層鏈路。設計了基於單載波分塊傳輸的60GHz 頻段的系統物理層方案，搭建了60GHz頻段通信的物理層完整鏈路，該鏈路的搭建為進一步的研究工作提供了重要的平台，各種關鍵算法在該物理層平台上進行驗證和測試。 信道估計技術。本項目設計的前導碼中的CES由 個連續的UW組成，其中整數 是數據塊長度與其CP長度的比值，該設計的信道估計只需估計少量參數，把由相位噪聲引起的公共相位誤差（CPE）和信道頻率回響（CFR）看成一個整體信道，對該信道進行估計和跟蹤。 同步技術。在採樣定時同步中，使用改進的Gardner誤差檢測算法，獲得最佳採樣點，並選擇最佳樣本。在符號/幀定時同步中，採用基於前導碼的滑動相關算法，首先利用幀同步序列（FTS）進行粗同步，跟蹤最強徑；然後利用信道估計序列（CES）進行細同步，找到第一條有效徑。 射頻器件的相位噪聲抑制是60GHz頻段通信面臨的重要問題。提出了基於單載波頻域均衡（SC-FDE）的60GHz頻段通信系統中一種低複雜度信道估計下的相位噪聲抑制算法，仿真結果與分析表明：在改善性能相當的情況下，本項目所提出的方法具有更低的複雜度。I/Q不平衡的消除算法。採用通用I/Q不平衡估計方法正是利用了Golay序列的這些性質對I/Q不平衡的微小量進行估計和補償。IEEE 802.11ad標準中的信道估計序列（CES）正是使用了Golay序列，能在不改變幀結構的情況下補償I/Q不平衡。60GHz 頻段的波束成形算法。利用相鄰子載波之間的相關性、一階擾動補償（FOPC）和傳統的特徵值分解(SVD)，獲得每個子載波單元塊的波束成形矢量或者預編碼矩陣；此外，以最優波束成形算法和波束選擇算法為基礎，提出了混合波束成形算法，與波束選擇算法相比，性能得以提升。60GHz 頻段網路的干擾對齊方案。在已經實施干擾對齊的多天線干擾網路中，為了使新的干擾網路既使用相同的頻譜資源又不能影響其他原已對齊的干擾網路，該文提出一種不同網路之間干擾對齊的疊代算法，使所有用戶都能同時進行無干擾的通信。在進行以上關鍵技術研究的同時，本項目發表（錄用）的學術論文共6篇，申請專利共3項,完成了項目預期的目標。