大规模MIMO系统射频关键技术研究

发布时间：2017-10-12 07:20

  本文关键词：大规模MIMO系统射频关键技术研究

  更多相关文章： 大规模MIMO 发射机 矢量幅度误差(EVM) 边带抑制 杂散

【摘要】：第五代移动通信技术是面向2020年信息社会要求的无线移动通信系统。随着集成电路技术的快速发展,通信技术与计算机技术深度融合,无线接入技术大规模应用,第五代移动通信技术已不仅仅是某项单一技术的发展与优化,而是为用户提供更好更完善的通信体验。大规模MIMO作为第五代移动通信系统的关键技术之一,具有广阔的研究前景。与第四代无线通信系统相比,大规模MIMO系统极大地提高了系统通道数,增加了系统复杂度,因此,对射频技术提出了挑战。本课题主要研究工作在3.5GHz的大规模MIMO高性能时分双工收发系统。本文设计了用于大规模MIMO的3.5 GHz收发系统。重点研究了该收发系统的发射机与本振的设计方案,实现了系统的低功耗与小型化设计。系统设计将本地振荡器与收发链路分离,以减小本振牵引等问题,改善本振性能,尤其是相位噪声。射频与基带之间采用215 M中频接口,信号带宽为20 MHz。本文首先分别分析了发射机和接收机的几种典型结构及其适用场景。然后结合大规模MIMO系统的特点,论述了具体实现方案,同时,通过软件仿真分析方案的可行性。论文主体部分详述了发射机各模块的设计以及本振模块设计,对比分析了仿真结果与测试结果。最终,大规模MIMO系统无线发射机单通道功耗在6W以内,是之前系统的40%,单个射频通道体积是原来的60%,很大程度上降低了系统的复杂度和功耗。最大输出功率可达到17 dBm,增益平坦度在0.4 dB以内。发射链路具有良好的线性特性,上下边带的邻道泄漏比均大于50 dBc。设计中采用正交调制器和正交耦合器来抑制发射信号的镜像频率分量,在射频滤波器频率选择性不佳的情况下,系统对镜像频率分量的抑制可以达到-49.94 dBc。系统输入20 Msps的16QAM调制信号,系统发射链路在输出17 dBm功率时的调制精度为1.1101%。此后,测试在20 Msps LTE信号下系统输出17 dBm功率时的调制精度,EVM达到2.0763%。测试结果表明系统具有优异的性能。
【关键词】：大规模MIMO 发射机 矢量幅度误差(EVM) 边带抑制 杂散
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 第五代移动通信的兴起8-9
• 1.1.2 第五代移动通信的研究方向9-10
• 1.2 大规模MIMO技术的优势10-11
• 1.2.1 MIMO技术10-11
• 1.2.2 大规模MIMO11
• 1.3 论文研究内容及意义11-12
• 1.4 论文组织结构12-14
• 第二章 大规模MIMO系统方案设计14-28
• 2.1 大规模MIMO系统收发机复杂度14
• 2.2 射频收发机原理与结构14-17
• 2.2.1 射频发射机拓扑结构15-16
• 2.2.2 射频接收机拓扑结构16-17
• 2.3 双工方式17
• 2.4 射频缺陷与失真17-21
• 2.4.1 调制精度18-20
• 2.4.2 输入/输出1dB压缩点20
• 2.4.3 非线性20-21
• 2.5 系统方案设计21-25
• 2.5.1 大规模MIMO多通道整体方案设计23
• 2.5.2 射频系统单通道方案设计23-25
• 2.6 主要性能指标25-26
• 2.7 本章小结26-28
• 第三章 射频发射机模块设计28-38
• 3.1 射频发射机设计28-30
• 3.1.1 输出功率28
• 3.1.2 动态范围28-29
• 3.1.3 输出杂散29-30
• 3.1.4 发射信号之间的互调30
• 3.2 发射链路结构30-31
• 3.3 发射链路各模块设计与实现31-37
• 3.3.1 正交调制器31-32
• 3.3.2 正交耦合器32
• 3.3.3 差分放大器32-33
• 3.3.4 射频滤波器33-34
• 3.3.5 数控衰减器34-35
• 3.3.6 射频开关35
• 3.3.7 射频前端功率放大器35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 本振设计与实现38-44
• 4.1 本振设计分析38-40
• 4.2 本振仿真及测试40-42
• 4.3 本章小结42-44
• 第五章 大规模MIMO系统发射机实现44-58
• 5.1 发射机链路预算设计和仿真44-47
• 5.1.1 链路预算44-45
• 5.1.2 链路仿真45-47
• 5.2 发射机测试分析47-56
• 5.2.1 测试方案47-48
• 5.2.2 输出杂散测量48-50
• 5.2.3 增益及动态范围测量50-51
• 5.2.4 调制精度测量51-56
• 5.2.5 发射机收发切换测量56
• 5.3 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 本文工作总结58
• 6.2 后续工作展望58-59
• 6.3 本章小结59-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-66
• 作者简介66

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本文编号：1017388