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摘 要

在OFDM系统中，收发机存在I/Q失衡时会影响系统性能，本文用子载带的平均信干噪比作为评估指标。现有文献在推导平均信干噪比公式时，一般都将分子、分母这两项随机变量分离并单独求其期望值，从而忽视了这两项之间的相关性，因此所得结果并不精确。

为得到精确的分析式：首先，本文验证了子载带的随机信道系数及其镜像子载带之间具有相关性的结论；其次，对瞬时信干噪比的分子、分母同时求期望；最后，我们将四重积分公式化简为了一重积分公式。

此外，本文具体分析了三种特殊情况下的平均信干噪比：只有接收机存在I/Q不平衡、只有发送机存在I/Q不平衡、收发机具有相同程度的I/Q不平衡，并得到了以下结论：（a）在信噪比值较大时，仅在发送机存在I/Q不平衡的情况对OFDM系统性能的威胁性更为显著。（b）除了仅在发送机存在I/Q不平衡的情况外，平均信干噪比都依赖于子载带的随机信道系数及其镜像子载带之间的相关性。

关键词：OFDM系统，I/Q失衡，平均信干噪比

Abstract

In an OFDM system, the I/Q imbalance of transceiver will affect the system performance. We use the average signal-to-interference-noise ratio (SINR) of subcarriers as the evaluation index. When deriving the average signal-to-interference-noise ratio (SINR), the existing literature usually separates the molecular and denominator random variables and calculates their expected values separately, thus ignoring the correlation between the two variables, so the results obtained are not accurate.

In order to get accurate results, firstly, this paper verifies the conclusion that the random channel coefficients of subcarriers and their mirror subcarriers are correlated; secondly, the expectation of the molecules and denominators of the instantaneous SINR is obtained simultaneously; finally, we simplify the quadruple integral formula to a single integral formula.

In addition, this paper specifically analyses the average SINR in three special cases: only the receiver has I/Q imbalance, only the transmitter has I/Q imbalance, and the transceiver has the same I/Q imbalance. The following conclusions are drawn: (a) When the SNR value is large, only the I/Q imbalance at the transmitter has a more significant threat to the performance of OFDM system. (b) Except in the case of I/Q imbalance only at the transmitter, the average SINR depends on the correlation between the random channel coefficients of the subcarriers and their mirror subcarriers.

KEY WORDS: OFDM, I/Q imbalance, average signal-to-interference-noise ratio

目 录

第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 OFDM系统中I/Q失衡的研究现状2

1.3 评估在I/Q失衡影响下OFDM系统性能的常用方法3

1.4 本文的主要研究内容3

第二章 系统模型4

2.1 I/Q不平衡4

2.2 OFDM系统中联合收发机的I/Q不平衡5

2.2.1 发送机的I/Q不平衡5

2.2.2 信道传输失真数据5

2.2.3 接收机的I/Q不平衡6

2.2.4 子载带的接收信号7

第三章 子载带的信干噪比8

3.1 子载带的瞬时信干噪比8

3.2 子载带及其镜像信道系数之间的相关性8

3.3 子载带平均信干噪比的一般公式9

3.4 子载带平均信干噪比的简化公式10

第四章 信干噪比分析12

4.1 四种特殊情况的精确结果12

4.1.1 只有接收机处于I/Q不平衡状态下12

4.1.2 只有发送机处于I/Q不平衡状态下14

4.1.3 当时，联合收发机均处于I/Q不平衡状态下15

4.1.4 当时，联合收发机均处于I/Q不平衡状态下15

4.1.5 小结16

4.2 文献中的近似信干噪比17

4.2.1 只有接收机处于I/Q不平衡状态下17

4.2.2 只有发送机处于I/Q不平衡状态下17

4.2.3 联合收发机均处于I/Q不平衡状态下17

4.2.4 小结18

4.3 将精确的信干噪比与近似的信干噪比做比较18

第五章 仿真结果19

5.1 与SNR的关系19

5.1.1 只有接收机处于I/Q不平衡状态下19

5.1.2 只有发送机处于I/Q不平衡状态下20

5.1.3 联合收发机均处于I/Q不平衡状态下21

5.2 与的关系22

第六章 结论23

参考文献24

致谢25

第一章 绪论

1.1 引言

正交频分复用(OFDM)是一种通过频率选择性信道进行高速通信的重要调制技术，由多载带调制(MCM) 技术发展而来。

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