TD-LTE/TD-SCDMA多模數(shù)字前端的研究與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-05-18 16:04
作為TD-SCDMA移動(dòng)通信技術(shù)的4G演進(jìn)版本,TD-LTE技術(shù)以其高數(shù)據(jù)率、高頻譜利用率而成為準(zhǔn)4G技術(shù)的主流標(biāo)準(zhǔn),因此,TD-LTE終端射頻芯片的研究具有重要的時(shí)代意義和廣闊的市場應(yīng)用前景。作為TD-LTE終端射頻芯片的重要部分,數(shù)字前端(Digital Front End:DFE)也面臨新的挑戰(zhàn):一方面,與3G技術(shù)相比,LTE多達(dá)6種且最大為20MHz的信道帶寬,以及MIMO(Multi-Input Multi-Output,多輸入多輸出)工作模式,需要終端射頻芯片在更高的工作頻率下,進(jìn)行加倍量級的數(shù)字信號處理,這對于數(shù)字前端的運(yùn)算復(fù)雜度、可配置靈活度、和功耗均提出了更高的要求;另一方面,射頻模擬前端受限于工藝制程瑕疵、模擬元器件局限性和版圖不對稱等原因,導(dǎo)致不可避免的射頻性能缺陷,尤其是終端射頻芯片苛刻的性能指標(biāo)和量產(chǎn)一致性等要求,均需要相應(yīng)的校準(zhǔn)技術(shù)予以應(yīng)對。本論文依托國家重大專項(xiàng)“新一代寬帶無線移動(dòng)通信網(wǎng)”中的子課題“TD-LTE終端射頻芯片研發(fā)”,從工程和實(shí)際應(yīng)用角度著手,以量產(chǎn)商用為目標(biāo),同時(shí)考慮對3G技術(shù)TD-SCDMA協(xié)議的向下兼容,設(shè)計(jì)了低運(yùn)算量和高靈活度的TD-...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:172 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 基于軟件無線電思想的LTE多模終端射頻芯片
1.3 國內(nèi)外研究、工程應(yīng)用現(xiàn)狀
1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.2 工程應(yīng)用現(xiàn)狀
1.4 論文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 TD-LTE/TD-SCDMA多模數(shù)字前端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 數(shù)字前端與模擬前端的系統(tǒng)集成方案
2.2 接收機(jī)模擬前端結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
2.3 接收機(jī)數(shù)字前端設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析和定量計(jì)算
2.3.1 信道濾波設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析和定量計(jì)算
2.3.2 接收機(jī)數(shù)字前端的噪聲增益分配和實(shí)現(xiàn)精度
2.3.3 采樣速率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)指標(biāo)分析
2.4 接收機(jī)數(shù)字前端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 多速率多級抽取濾波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.4.2 針對射頻性能缺陷的校準(zhǔn)和數(shù)字增益控制功能的考慮
2.5 發(fā)射數(shù)字前端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.6 數(shù)字前端的總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能劃分
2.7 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字前端濾波鏈路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1 接收機(jī)數(shù)字前端濾波鏈路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.1 第一級CIC抽取濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.2 第二級CIC補(bǔ)償濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.3 第三級CSF的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.4 多速率多級抽取濾波結(jié)構(gòu)的運(yùn)算量分析和性能比較
3.1.5 數(shù)字功率估計(jì)和自動(dòng)增益控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.2 發(fā)射機(jī)數(shù)字前端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.3 數(shù)字前端濾波鏈路的Simulink建模和Matlab-Modelsim聯(lián)合仿真
3.3.1 Sigma-DeltaADC的Simulink建模
3.3.2 數(shù)字前端濾波鏈路的Simulink建模
3.3.3 基于Simulink模型和HDL代碼的聯(lián)合仿真
3.4 本章小結(jié)
第四章 面向射頻性能缺陷的高效數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)
4.1 接收機(jī)兩級直流校正技術(shù)
4.1.1 零中頻接收機(jī)直流偏移產(chǎn)生的原因分析
4.1.2 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩級直流偏移校正技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
4.1.3 TDD收發(fā)時(shí)隙快速切換直流偏移問題的解決方案
4.2 接收機(jī)/發(fā)射機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)
4.2.1 接收機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.2.2 發(fā)射機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.2.3 IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償仿真和測試結(jié)果
4.2.4 與相關(guān)文獻(xiàn)的比較
4.3 發(fā)射機(jī)本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)
4.3.1 本振泄漏的數(shù)學(xué)分析模型
4.3.2 本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.3.3 本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償仿真與測試結(jié)果
4.3.4 與相關(guān)文獻(xiàn)的比較
4.4 本章小結(jié)
第五章 數(shù)字前端與射頻模擬前端的聯(lián)合測試
5.1 多模數(shù)字前端的流片成果展示
5.2 ADC的性能測試
5.3 接收機(jī)NF、靈敏度和解調(diào)EVM測試
5.4 接收機(jī)ACS和阻塞測試
5.5 接收機(jī)自動(dòng)增益控制測試
5.6 發(fā)射機(jī)EVM和ACLR
5.7 發(fā)射機(jī)輸出功率線性度測試(APC)
5.8 測試結(jié)果總結(jié)及分析
5.9 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
研究內(nèi)容總結(jié)
主要?jiǎng)?chuàng)新成果
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]LTE終端射頻單元和數(shù)字前端上行鏈路的設(shè)計(jì)與研究[J]. 徐恒. 讀與寫(教育教學(xué)刊). 2016(01)
[2]無線通訊技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢[J]. 楊子江. 赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(21)
[3]載波泄漏與I/Q失配矯正技術(shù)[J]. 雷倩倩. 西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]基于TD-LTE終端的連續(xù)時(shí)間ΣΔ ADC的設(shè)計(jì)[J]. 黃沫,陳弟虎,葉暉,徐肯,郭建平. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[5]面向LTE-A的高性能低復(fù)雜度數(shù)字前端濾波器[J]. 張永滿,梁利平,管武,吳俊東. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2014(09)
[6]TD-LTE芯片及終端的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 吳慧敏,王鵬,周立剛. 移動(dòng)通信. 2014(01)
[7]OFDM WLAN接收機(jī)IQ不平衡的時(shí)域補(bǔ)償新方法[J]. 王選宏,盧光躍. 電訊技術(shù). 2013(05)
[8]LTE系統(tǒng)頻段與信道配置研究[J]. 郎為民,孫月光,王逢東,高泳洪. 電信快報(bào). 2010(04)
[9]高性能的MIMO-OFDM接收機(jī)IQ不平衡補(bǔ)償新算法[J]. 劉元,彭端,尹長川. 電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2009(02)
[10]寬帶無線接收機(jī)射頻前端結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)[J]. 周建政,王志功,李莉,王科平. 應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2008(02)
博士論文
[1]LTE多模接收機(jī)前端研究與設(shè)計(jì)[D]. 王肖.復(fù)旦大學(xué) 2012
[2]3GPP LTE下行接收系統(tǒng)的數(shù)字信號處理與VLSI實(shí)現(xiàn)研究[D]. 楊玉慶.復(fù)旦大學(xué) 2011
碩士論文
[1]一種基于FPGA的軟件無線電平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉彥剛.電子科技大學(xué) 2016
[2]LTE基站接收機(jī)前端射頻鏈路的研究與設(shè)計(jì)[D]. 楊帆.華東師范大學(xué) 2014
[3]適用于3G/4G移動(dòng)通信發(fā)射機(jī)的可變帶寬低通濾波器設(shè)計(jì)[D]. 金晨.天津大學(xué) 2014
[4]WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法研究[D]. 王冰.山東大學(xué) 2012
[5]軟件無線電收發(fā)機(jī)數(shù)字前端的設(shè)計(jì)[D]. 王麗芳.復(fù)旦大學(xué) 2011
[6]TD-LTE分布式基站多天線射頻拉遠(yuǎn)單元數(shù)字前端的研究[D]. 李春雨.電子科技大學(xué) 2011
[7]LTE基站射頻單元數(shù)字前端下行鏈路的設(shè)計(jì)與研究[D]. 雷洪濤.電子科技大學(xué) 2011
[8]寬頻帶數(shù)字信道化接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 岳瑋.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[9]軟件無線電在3G接收機(jī)數(shù)字前端中的應(yīng)用研究[D]. 邸平.南京工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號:3194083
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:172 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 基于軟件無線電思想的LTE多模終端射頻芯片
1.3 國內(nèi)外研究、工程應(yīng)用現(xiàn)狀
1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.2 工程應(yīng)用現(xiàn)狀
1.4 論文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 TD-LTE/TD-SCDMA多模數(shù)字前端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 數(shù)字前端與模擬前端的系統(tǒng)集成方案
2.2 接收機(jī)模擬前端結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
2.3 接收機(jī)數(shù)字前端設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析和定量計(jì)算
2.3.1 信道濾波設(shè)計(jì)指標(biāo)的分析和定量計(jì)算
2.3.2 接收機(jī)數(shù)字前端的噪聲增益分配和實(shí)現(xiàn)精度
2.3.3 采樣速率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)指標(biāo)分析
2.4 接收機(jī)數(shù)字前端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 多速率多級抽取濾波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.4.2 針對射頻性能缺陷的校準(zhǔn)和數(shù)字增益控制功能的考慮
2.5 發(fā)射數(shù)字前端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.6 數(shù)字前端的總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能劃分
2.7 本章小結(jié)
第三章 數(shù)字前端濾波鏈路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1 接收機(jī)數(shù)字前端濾波鏈路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.1 第一級CIC抽取濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.2 第二級CIC補(bǔ)償濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.3 第三級CSF的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.1.4 多速率多級抽取濾波結(jié)構(gòu)的運(yùn)算量分析和性能比較
3.1.5 數(shù)字功率估計(jì)和自動(dòng)增益控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.2 發(fā)射機(jī)數(shù)字前端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
3.3 數(shù)字前端濾波鏈路的Simulink建模和Matlab-Modelsim聯(lián)合仿真
3.3.1 Sigma-DeltaADC的Simulink建模
3.3.2 數(shù)字前端濾波鏈路的Simulink建模
3.3.3 基于Simulink模型和HDL代碼的聯(lián)合仿真
3.4 本章小結(jié)
第四章 面向射頻性能缺陷的高效數(shù)字校準(zhǔn)技術(shù)
4.1 接收機(jī)兩級直流校正技術(shù)
4.1.1 零中頻接收機(jī)直流偏移產(chǎn)生的原因分析
4.1.2 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩級直流偏移校正技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
4.1.3 TDD收發(fā)時(shí)隙快速切換直流偏移問題的解決方案
4.2 接收機(jī)/發(fā)射機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)
4.2.1 接收機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.2.2 發(fā)射機(jī)IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.2.3 IQ不平衡數(shù)字補(bǔ)償仿真和測試結(jié)果
4.2.4 與相關(guān)文獻(xiàn)的比較
4.3 發(fā)射機(jī)本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)
4.3.1 本振泄漏的數(shù)學(xué)分析模型
4.3.2 本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償機(jī)制
4.3.3 本振泄漏數(shù)字補(bǔ)償仿真與測試結(jié)果
4.3.4 與相關(guān)文獻(xiàn)的比較
4.4 本章小結(jié)
第五章 數(shù)字前端與射頻模擬前端的聯(lián)合測試
5.1 多模數(shù)字前端的流片成果展示
5.2 ADC的性能測試
5.3 接收機(jī)NF、靈敏度和解調(diào)EVM測試
5.4 接收機(jī)ACS和阻塞測試
5.5 接收機(jī)自動(dòng)增益控制測試
5.6 發(fā)射機(jī)EVM和ACLR
5.7 發(fā)射機(jī)輸出功率線性度測試(APC)
5.8 測試結(jié)果總結(jié)及分析
5.9 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
研究內(nèi)容總結(jié)
主要?jiǎng)?chuàng)新成果
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]LTE終端射頻單元和數(shù)字前端上行鏈路的設(shè)計(jì)與研究[J]. 徐恒. 讀與寫(教育教學(xué)刊). 2016(01)
[2]無線通訊技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢[J]. 楊子江. 赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(21)
[3]載波泄漏與I/Q失配矯正技術(shù)[J]. 雷倩倩. 西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]基于TD-LTE終端的連續(xù)時(shí)間ΣΔ ADC的設(shè)計(jì)[J]. 黃沫,陳弟虎,葉暉,徐肯,郭建平. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[5]面向LTE-A的高性能低復(fù)雜度數(shù)字前端濾波器[J]. 張永滿,梁利平,管武,吳俊東. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2014(09)
[6]TD-LTE芯片及終端的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 吳慧敏,王鵬,周立剛. 移動(dòng)通信. 2014(01)
[7]OFDM WLAN接收機(jī)IQ不平衡的時(shí)域補(bǔ)償新方法[J]. 王選宏,盧光躍. 電訊技術(shù). 2013(05)
[8]LTE系統(tǒng)頻段與信道配置研究[J]. 郎為民,孫月光,王逢東,高泳洪. 電信快報(bào). 2010(04)
[9]高性能的MIMO-OFDM接收機(jī)IQ不平衡補(bǔ)償新算法[J]. 劉元,彭端,尹長川. 電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2009(02)
[10]寬帶無線接收機(jī)射頻前端結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)[J]. 周建政,王志功,李莉,王科平. 應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2008(02)
博士論文
[1]LTE多模接收機(jī)前端研究與設(shè)計(jì)[D]. 王肖.復(fù)旦大學(xué) 2012
[2]3GPP LTE下行接收系統(tǒng)的數(shù)字信號處理與VLSI實(shí)現(xiàn)研究[D]. 楊玉慶.復(fù)旦大學(xué) 2011
碩士論文
[1]一種基于FPGA的軟件無線電平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉彥剛.電子科技大學(xué) 2016
[2]LTE基站接收機(jī)前端射頻鏈路的研究與設(shè)計(jì)[D]. 楊帆.華東師范大學(xué) 2014
[3]適用于3G/4G移動(dòng)通信發(fā)射機(jī)的可變帶寬低通濾波器設(shè)計(jì)[D]. 金晨.天津大學(xué) 2014
[4]WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法研究[D]. 王冰.山東大學(xué) 2012
[5]軟件無線電收發(fā)機(jī)數(shù)字前端的設(shè)計(jì)[D]. 王麗芳.復(fù)旦大學(xué) 2011
[6]TD-LTE分布式基站多天線射頻拉遠(yuǎn)單元數(shù)字前端的研究[D]. 李春雨.電子科技大學(xué) 2011
[7]LTE基站射頻單元數(shù)字前端下行鏈路的設(shè)計(jì)與研究[D]. 雷洪濤.電子科技大學(xué) 2011
[8]寬頻帶數(shù)字信道化接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 岳瑋.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[9]軟件無線電在3G接收機(jī)數(shù)字前端中的應(yīng)用研究[D]. 邸平.南京工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號:3194083
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