大容量微波通信中双极化天线接收关键技术研究

摘要

随着无线通信网络的发展和新型智能移动终端的涌现，人们对更高传输速度、更高清的音频质量和更多样的数据业务的需求日益高涨，微波回程链路面临超大业务容量的巨大挑战。为了实现高速数据可靠传输，通过综合高阶4096-QAM调制、低滚降因子、112MHz大带宽、交叉极化干扰消除器（Cross-Polarization InterferenceCanceller,XPIC）、视距多输入多输出（Line-of-SightMultiple-InputMultiple-Output,LoS-MIMO）和双极化天线等多种容量提升技术，微波通信单载波112MHz带宽可提供高达2Gbps的信息传输能力。但是，高阶QAM调制和低滚降因子，导致相邻星座点的欧式距离变小，从而对定时偏差和交叉极化干扰尤为敏感。因此，本文针对大容量微波通信双极化天线接收中的符号定时恢复技术和交叉极化干扰消除器技术展开研究，具体研究成果如下： 1.提出一种预滤波器辅助符号定时恢复算法以及一种双极化天线复用符号定时恢复方案：1）传统符号定时恢复算法难以使4096-QAM调制信号收敛，本文提出一种预滤波器辅助符号定时恢复算法解决该问题；2）传统微波通信双极化天线系统采用两个符号定时环路分别对两路极化信号进行定时恢复，造成了硬件资源浪费。因此，本文提出一种双极化天线复用符号定时恢复方案，该方案中两路极化信号通过复用一个定时环路以实现定时恢复，降低了硬件实现复杂度。仿真结果表明，相比于传统方案，所提方案收敛速度和BER性能几乎无损失。 2.提出一种简化传统N-SBD的交叉极化干扰消除自适应算法：传统N-SBD算法中自适应更新公式包含指数运算和大量乘法运算，使得计算复杂度高、硬件实现难度大。通过简化误差函数的计算方式，本文提出一种简化N-SBD算法。所提算法利用相邻区间星座点差值的等值关系，对误差函数进行化简，并采用阶跃函数近似指数加权因子，避免了N-SBD算法中的复杂运算，极大地降低了计算复杂度，便于硬件实现。仿真结果表明，同等条件下，所提算法的收敛速度、收敛后的剩余稳态误差以及BER性能与N-SBD算法几乎无差距。 3.将GMMA算法与XPIC结合：GMMA算法起初用于单天线自适应盲均衡，将接收信号收敛至多个模值。GMMA算法的突出优点在于，更多的模值参与误差更新，使代价函数与星座图更加匹配。本文将其与XPIC结合，用于4096-QAM调制信号的交叉极化干扰消除。

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ABSTRACT

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符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 符号定时恢复技术的研究现状

1.2.2 交叉极化干扰消除技术的研究现状

1.3 本文的创新成果及研究内容

1.3.2 本文的研究内容

第二章 大容量微波通信双极化天线系统模型概述

2.1 大容量微波通信双极化天线系统概述

2.2 大容量微波通信双极化天线系统发射机

2.3 交叉极化干扰信道

2.4 大容量微波通信双极化天线系统接收机

2.5 本章小结

第三章 符号定时恢复技术研究

3.1 符号定时恢复

3.2 Gardner符号定时恢复算法

3.2.1 传统符号定时恢复算法

3.2.2 提出的预滤波器辅助符号定时恢复算法

3.3 提出的双极化天线复用符号定时恢复方案

3.4 符号定时恢复算法性能仿真与分析

3.4.1 单极化天线符号定时恢复算法性能仿真与分析

3.4.2 提出的双极化天线复用符号定时恢复方案性能仿真与分析

3.5 本章小结

第四章 交叉极化干扰消除技术研究

4.1 交叉极化干扰消除原理

4.1.2 交叉极化干扰消除模型

4.2 交叉极化干扰消除器

4.2.1 交叉极化干扰消除器工作原理

4.2.2 交叉极化干扰消除器结构

4.3 传统交叉极化干扰消除自适应算法

4.3.2 DD算法

4.3.3 CMA算法和MMA算法

4.3.4 双模式CMA+DD算法

4.3.5 N-SBD算法

4.3.6 GMMA算法

4.4 提出的交叉极化干扰消除自适应算法

4.5 交叉极化干扰消除算法性能仿真与分析

4.6 本章小节

第五章 符号定时恢复与交叉极化干扰消除定点化和Simulink实现

5.1 定点化分析

5.1.1 符号定时恢复定点化分析

5.1.2 交叉极化干扰消除器定点化分析

5.2 定点化Simulink搭建

5.2.1 符号定时恢复定点化Simulink搭建

5.2.2 交叉极化干扰消除器定点化Simulink搭建

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 申请（授权）专利

3.2 参与科研项目及获奖