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研究生:賴彥宏
研究生(外文):Yen-Hung Lai
論文名稱:OFDM系統中射頻電路非線性效應對通訊性能影響的模擬與研究
論文名稱(外文):Computer Simulation and Research of RF Circuit Nonlinear Effect on Communication Performance of OFDM System
指導教授:林福林
指導教授(外文):Fu-Lin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:剪裁相位不平衡 振幅不平衡截斷點非線性濾波器放大器工程師相位雜訊
外文關鍵詞:OFDMClippingcomputersystemI-Q imbalance
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摘  要
IEEE802.11a採用OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的調變技術,OFDM訊號會有很高的峰值功率對平均功率比(Peak to Average Power Ratio: PAPR),當訊號經由射頻放大器放大,會產生非線性失真。本論文第一部份探討的是當子載波個數改變及輸入不同功率的情況下,如何利用剪裁方法改善OFDM射頻放大器的非線性功率對訊號之影響。放大器之模型僅使用傳統的非線性參數三階截斷點,影響程度則是以誤差向量振幅值(EVM)來評估。
論文第二部份接著分析OFDM接收系統中I-Q不平衡所造成的影響。OFDM接收系統中的射頻前級架構可以採用直接轉換(Direct Conversion),直接轉換由於假像訊號干擾(image signal interference)所以不需影像拒斥濾波器(image-rejection filter),但也伴隨一些嚴重的問題如直流偏移(DC offset)、I-Q不平衡(I-Q imbalance)等。本論文的第二部分同樣是以IEEE 802.11a系統為例,撰寫模擬程式來預測I-Q不平衡所造成的訊號惡化程度。
論文第三部份則探討相位雜訊對OFDM/QPSK訊號的影響。相位雜訊對OFDM訊號造成的失真可分為共相位誤差(common phase error)和載波間相互干擾誤差(ICI error)。其中共相位誤差可利用藏在子載波的資訊來修正,因此本論文主要考慮載波間相互干擾誤差的影響。模擬架構則是以2003年UWB 標準委員會802.15.3a task group在訂定UWB標準上採用的multi-band OFDM系統,此模擬結果可供射頻/微波系統工程師在OFDM射頻電路設計上的參考。
ABSTRACT
Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal, defined by the IEEE 802.11a, consists of a number of independently modulated sub-carriers, which can give a large peak-to average power ratio. When the signal is amplified by a RF amplifier, the signal would be distorted from the nonlinear intermodulation. First, we change the number of the sub-carriers and the input powers to study that the clipping method how to improve the communication performance of class-A nonlinear power amplifier. A traditional parameter, called third-order intercept point (IP3), is used and we can predict the error vector magnitude (EVM) by computer simulation.
Secondly, we consider the influence of the I-Q imbalance in an OFDM receiver. A receiver architecture, called direct conversion, can be used for the front-end in the OFDM system. In that architecture it offers one important advantage that the problem of image is circumvented and no image filter is required. However, this approach suffers from some impacts such as DC offset and I-Q imbalance. The second part in this thesis, we try to analyze the influence of I-Q imbalance with IEEE 802.11a standard.
Finally, we concern the influence of the phase noise in the OFDM/QPSK system. The considerations of the distortion can be separated into two parts, the common phase error and the ICI error. The former can be corrected by the pilot, so we only consider the effect of the ICI error. The simulation is based on the multi-band OFDM system, which is made by the UWB standard committee (802.15.3a task group) in 2003. These simulation methods and numerical results are useful for RF circuit/system designers in OFDM system.
目  次
摘  要 iv
ABSTRACT v
誌  謝 vi
目  次 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 OFDM概念 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 2
第二章 OFDM技術基本原理 3
2.1 OFDM訊號的產生 3
2.2 防護區間和循環字首 6
2.3 OFDM系統架構 10
2.3.1 IEEE802.11a 10
2.3.2 IEEE802.15.3a 12
第三章 利用剪裁方法改善射頻放大器的非線性效應對OFDM訊號之影響 14
3.1 OFDM訊號之峰值對平均值功率比 14
3.2功率放大器之非線性模型 16
3.2.1 交互調變失真 16
3.2.2 1dB增益壓縮點與三階截斷點 18
3.3 MATLAB程式模擬 19
3.3.1 模擬架構 20
3.3.2 模擬結果與討論 24
第四章 正交解調器之I-Q不平衡現象對OFDM訊號之影響 32
4.1 I-Q不平衡問題介紹 32
4.2 模擬架構 36
4.3 模擬結果 37
第五章 本地振盪器之相位雜訊對 UWB -MB/OFDM訊號之影響 44
5.1相位雜訊對OFDM訊號的影響 44
5.3 模擬架構 47
5.4 模擬結果與討論 48
第六章 結論 53
參考文獻 54
附錄 56
作者簡介 58
參考文獻
[1]蔡壬勝,“射頻電路效應對OFDM 通訊系統性能影響之模擬與研究, ” 南台科技大學電子工程研究所碩士論文,中華民國93 年。
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[22]賴信良,“正交分頻多工系統之時序偏移與I-Q失衡補償,” 國立交通大學電信工程研究所碩士論文,中華民國92年。
[23]S. Haykin, Communication Systems, 3rd Ed., John Wiley & Sons, 1994.
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