MIMO无线通信系统射频前端的实现

论文摘要

无线通信技术的发展日新月异,需要传输的数据量也越来越大。MIMO技术是在发射端通过多个发射天线发送信号,在接收端使用多个接收天线接收信号的无线通信技术。MIMO技术作为一种多天线技术,充分利用了通信系统中存在的多径因素,在不增加所占用的信号带宽的前提下,显著增加了系统容量,使无线通信的性能改善几个数量级,将成为很多未来的无线通信系统中的重要部分。射频前端是无线通信系统中的重要模块,它的性能直接影响到通信系统的整体性能。随着通信技术的不断发展,对射频系统要求也越来越高。无线移动终端射频系统一般由接收机和发射机两部分构成。目前常见的接收机前端结构有超外差、零中频、低中频、镜像抑制等基本结构,数字中频接收机也开始逐步得到应用。发射机的结构大致可看作与接收机相反的过程。MIMO无线通信系统要求射频前端实现多通道的收发,每个通道收发机的设计仍然遵循通常收发机的设计概念。本文研究了基于MIMO技术的无线通信系统射频前端收发机的设计。本收发机应用于4×4的MIMO系统,工作于时分双工方式。本文首先简要介绍了常见的几种收发机的基本结构和主要参数,根据实际需求本设计方案采用了零中频结构。选定基本结构后本文对方案中的设计指标进行了说明和分析。接着利用ADS软件对收发机的增益、噪声系数、频谱、输出功率等各项性能进行仿真,对各个模块进行参数分配。在理论上验证了方案的可行性后,根据选定的芯片,按照射频电路设计的要求完成了硬件电路的设计和制作。最后,对MIMO无线通信系统射频前端收发机进行调试和测试,并对测试结果进行理论分析,对设计调试中的问题进行总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线通信发展概况和现状
• 1.2 MIMO 技术概述和研究现状
• 1.3 射频技术发展现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 收发机的基本结构和指标
• 2.1 收发机基本机构
• 2.1.1 接收系统
• 2.1.1.1 超外差式接收机
• 2.1.1.2 零中频接收机
• 2.1.1.3 低中频接收机
• 2.1.1.4 镜像抑制接收机
• 2.1.2 发射系统
• 2.1.3 本设计采用的收发结构
• 2.2 射频前端主要技术指标
• 2.2.1 本设计中收发机的指标
• 2.2.2 接收机技术指标
• 2.2.2.1 灵敏度
• 2.2.2.2 噪声系数
• 2.2.2.3 动态范围
• 2.2.3 发射机技术指标
• 2.3 小结
• 第三章 射频前端收发机的总体设计
• 3.1 接收机的系统设计和仿真
• 3.1.1 接收机系统框图
• 3.1.2 接收机的性能仿真
• 3.1.2.1 链路增益
• 3.1.2.2 噪声仿真
• 3.1.2.3 选择性
• 3.1.2.4 频谱分析
• 3.2 发射机的系统设计和仿真
• 3.2.1 发射机的系统框图
• 3.2.2 发射机性能仿真
• 3.3 小结
• 第四章 MIMO 系统射频收发机的电路设计
• 4.1 接收机电路
• 4.1.1 低噪放
• 4.1.2 解调和AGC
• 4.1.3 基带放大
• 4.2 发射机电路
• 4.2.1 功放和电源
• 4.2.2 调制器
• 4.3 PCB 设计与制作
• 4.3.1 信号完整性
• 4.3.2 微带线设计
• 4.3.3 布局和布线
• 4.4 小结
• 第五章 MIMO 系统射频前端收发机的测试
• 5.1 测试设备和仪器
• 5.2 性能测试
• 5.2.1 接收机测试
• 5.2.2 发射机测试
• 5.2.3 各个收发通道一致性的调试
• 5.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果