本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)射頻關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：第五代移動通信技術(shù)是面向2020年信息社會要求的無線移動通信系統(tǒng)。隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展,通信技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)深度融合,無線接入技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用,第五代移動通信技術(shù)已不僅僅是某項單一技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化,而是為用戶提供更好更完善的通信體驗。大規(guī)模MIMO作為第五代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,具有廣闊的研究前景。與第四代無線通信系統(tǒng)相比,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)極大地提高了系統(tǒng)通道數(shù),增加了系統(tǒng)復(fù)雜度,因此,對射頻技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。本課題主要研究工作在3.5GHz的大規(guī)模MIMO高性能時分雙工收發(fā)系統(tǒng)。本文設(shè)計了用于大規(guī)模MIMO的3.5 GHz收發(fā)系統(tǒng)。重點研究了該收發(fā)系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)與本振的設(shè)計方案,實現(xiàn)了系統(tǒng)的低功耗與小型化設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計將本地振蕩器與收發(fā)鏈路分離,以減小本振牽引等問題,改善本振性能,尤其是相位噪聲。射頻與基帶之間采用215 M中頻接口,信號帶寬為20 MHz。本文首先分別分析了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的幾種典型結(jié)構(gòu)及其適用場景。然后結(jié)合大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的特點,論述了具體實現(xiàn)方案,同時,通過軟件仿真分析方案的可行性。論文主體部分詳述了發(fā)射機(jī)各模塊的設(shè)計以及本振模塊設(shè)計,對比分析了仿真結(jié)果與測試結(jié)果。最終,大規(guī)模MIMO系統(tǒng)無線發(fā)射機(jī)單通道功耗在6W以內(nèi),是之前系統(tǒng)的40%,單個射頻通道體積是原來的60%,很大程度上降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和功耗。最大輸出功率可達(dá)到17 dBm,增益平坦度在0.4 dB以內(nèi)。發(fā)射鏈路具有良好的線性特性,上下邊帶的鄰道泄漏比均大于50 dBc。設(shè)計中采用正交調(diào)制器和正交耦合器來抑制發(fā)射信號的鏡像頻率分量,在射頻濾波器頻率選擇性不佳的情況下,系統(tǒng)對鏡像頻率分量的抑制可以達(dá)到-49.94 dBc。系統(tǒng)輸入20 Msps的16QAM調(diào)制信號,系統(tǒng)發(fā)射鏈路在輸出17 dBm功率時的調(diào)制精度為1.1101%。此后,測試在20 Msps LTE信號下系統(tǒng)輸出17 dBm功率時的調(diào)制精度,EVM達(dá)到2.0763%。測試結(jié)果表明系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能。
【關(guān)鍵詞】：大規(guī)模MIMO 發(fā)射機(jī) 矢量幅度誤差(EVM) 邊帶抑制 雜散
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 第五代移動通信的興起8-9
• 1.1.2 第五代移動通信的研究方向9-10
• 1.2 大規(guī)模MIMO技術(shù)的優(yōu)勢10-11
• 1.2.1 MIMO技術(shù)10-11
• 1.2.2 大規(guī)模MIMO11
• 1.3 論文研究內(nèi)容及意義11-12
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第二章 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)方案設(shè)計14-28
• 2.1 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)收發(fā)機(jī)復(fù)雜度14
• 2.2 射頻收發(fā)機(jī)原理與結(jié)構(gòu)14-17
• 2.2.1 射頻發(fā)射機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 射頻接收機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 雙工方式17
• 2.4 射頻缺陷與失真17-21
• 2.4.1 調(diào)制精度18-20
• 2.4.2 輸入/輸出1dB壓縮點20
• 2.4.3 非線性20-21
• 2.5 系統(tǒng)方案設(shè)計21-25
• 2.5.1 大規(guī)模MIMO多通道整體方案設(shè)計23
• 2.5.2 射頻系統(tǒng)單通道方案設(shè)計23-25
• 2.6 主要性能指標(biāo)25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-28
• 第三章 射頻發(fā)射機(jī)模塊設(shè)計28-38
• 3.1 射頻發(fā)射機(jī)設(shè)計28-30
• 3.1.1 輸出功率28
• 3.1.2 動態(tài)范圍28-29
• 3.1.3 輸出雜散29-30
• 3.1.4 發(fā)射信號之間的互調(diào)30
• 3.2 發(fā)射鏈路結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3 發(fā)射鏈路各模塊設(shè)計與實現(xiàn)31-37
• 3.3.1 正交調(diào)制器31-32
• 3.3.2 正交耦合器32
• 3.3.3 差分放大器32-33
• 3.3.4 射頻濾波器33-34
• 3.3.5 數(shù)控衰減器34-35
• 3.3.6 射頻開關(guān)35
• 3.3.7 射頻前端功率放大器35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 本振設(shè)計與實現(xiàn)38-44
• 4.1 本振設(shè)計分析38-40
• 4.2 本振仿真及測試40-42
• 4.3 本章小結(jié)42-44
• 第五章 大規(guī)模MIMO系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實現(xiàn)44-58
• 5.1 發(fā)射機(jī)鏈路預(yù)算設(shè)計和仿真44-47
• 5.1.1 鏈路預(yù)算44-45
• 5.1.2 鏈路仿真45-47
• 5.2 發(fā)射機(jī)測試分析47-56
• 5.2.1 測試方案47-48
• 5.2.2 輸出雜散測量48-50
• 5.2.3 增益及動態(tài)范圍測量50-51
• 5.2.4 調(diào)制精度測量51-56
• 5.2.5 發(fā)射機(jī)收發(fā)切換測量56
• 5.3 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 本文工作總結(jié)58
• 6.2 后續(xù)工作展望58-59
• 6.3 本章小結(jié)59-60
• 致謝60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 作者簡介66

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