MIM0信道模拟器射频前端研制

发布时间：2020-06-11 12:23

【摘要】：随着4G通信系统的商用和5G通信的发展,无线信道的多样性和复杂度正快速增加,而且无线通信的质量受到无线信道中多径、噪声等不利因素的影响。MIMO信道模拟器对无线信道有良好的近似,可有效降低研发人员户外场景测试时间,提高和保证通信质量。本课题来源于企业项目“LTE MIMO信道模拟器”,主要研制针对TD-LTE双工通信的大规模MIMO信道模拟器射频前端,频率支持0.5～4GHz,带宽40MHz。根据课题要求和几种常见射频架构的对比,课题选用了零中频方案,具有体积小、成本低、带宽宽,便于系统小型化及后续MIMO系统更大规模集成的优点。基于零中频方案基础,本文分别对射频接收机和发射机进行了指标评估,链路仿真,确定了各个部分的具体实现方式,并介绍了接收机和发射机的功率校准,之后给出了部分指标测试结果。本文最后对射频前端模块进行了详细测试,首先对射频前端自收自发测试,频率在1GHz时,40MHz QPSK信号EVM2%,20MHz TD-LTE信号EVM1.5%。良好的自环测试结果验证了射频前端模块的优异性能。之后将射频前端与“LTEMIMO信道模拟器”整机级联进行测试,详细测试了输入功率检测精度、输出功率准确度、动态范围、以及LTEMIMO系统的QPSK和TD-LTE信号的EVM性能。整机系统的测试结果说明了课题研制的射频前端模块在系统中可以正常工作,满足LTE MIMO信道模拟器系统的设计要求。
【图文】：

示意图,信道模拟器,射频接收机,射频前端

通信性能的不利因素［７］［８，，１５＾，而这些都是通信系统研宄中必须要重点考虑的问题。在同一通信协议逡逑与体制系下，要保证不同厂家开发的终端与系统设备之间顺畅通信，则必不可少的要对各种无线信逡逑道进行测试。基站经过无线信道与终端互联通信示意图如图２－１所示。从图中可以很清晰的看到，逡逑基站与终端的通信影响因素非常多，无线信道非常复杂。要想完成所有场景的测试验证，工程量巨逡逑大。逡逑＿ｙ逦ｙ＿逡逑基站－＿Ｙ逦Ｙ＿＿逦终端逡逑＿ｙ逦冬；７＾．逦ｙ＿逡逑干扰逡逑无线信道逡逑图２－１基站与终端通信示意图逡逑ＭＩＭＯ信道模拟器对各种无线信道的测试场景有良好的近似效果［３］，支持多端口输入和多端口逡逑输出。通过开发ＭＭＯ无线信道模拟器，可节省移动通信设备的研制费用，增加研发的灵活性，同逡逑时缩短研制周期，减少基站与终端互联互通测试的外场时间，对提高和保证通信系统稳定性有非常逡逑积极的作用。基站经过ＭＭＯ信道模拟器与终端互联通信示意图如图２－２所示。逡逑＾逦５逦？逦、逡逑基站逦ｅ——：ＭＥＭＯ信道模拟器￥——＞逦终端逡逑（逦５逦ｅ逦＾逡逑图２－２基站经过信道模拟器与终端互联示意图逡逑本课题来源于上海创远仪器技术股份有限公司的“ＭＭＯ信道模拟器”项目，主要研制针对逡逑ＴＤ－ＬＴＥ邋ＭＩＭＯ信道模拟器中的射频前端。一个完整的ＭＭＯ信道模拟器系统，在结构上主要由四逡逑个部分组成［９］

示意图,射频前端

２．１．１超外差接收机逡逑超外差式接收机被认为是最可靠的接收机拓扑结构，也是应用最为广泛的一种系统结构，逡逑它的基本原理如图２－６所示。接收机将从天线接收到的高频信号，经过放大和下变频后转换为一固逡逑定的中频信号，然后进行进一步下变频或者直接进行解调。其中中频信号需要选择足够高的频率，逡逑使得实际滤波器在工作频段中，能够提供良好的镜像抑制和本振隔离。逡逑ＲＦ滤波器逦镜像滤波器逦ＩＦ滤波器邋逦逡逑进解步调４邋频逡逑图２－６超外差接收机基本原理示意图逡逑超外差式接收机，因为增益分布在不同频率上，对于高增益的接收机发生振荡的风险也比较小。逡逑通过适当的频率规划可以实现非常好的杂散能量和噪声性能。超外差式接收机自从发明以来，经过逡逑了长期的验证，性能非常可靠，仍然是比较流行的接收机架构。逡逑不过，这种架构的接收机也是结构最为复杂的。并且通道中需要多个高性能滤波器，降低了系逡逑统集成度，增加了系统功耗，提高了产品成本。这与当下追求小尺寸、低功耗、宽带宽、低成本的逡逑大环境有一定的冲突。逡逑２．１．２零中频接收机逡逑零中频接收机亦称为直接变频接收机
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】