无线通信中通用信号源设计的关键技术研究

无线通信中通用信号源设计的关键技术研究

论文摘要

当前,TD-SCDMA等3G技术已规模化商用,TD-LTE等新一代技术也进入试验阶段。如何为这些无线技术的应用提供高效能、低成本的设备是关键问题之一。同时无线通信设备的研制、测试和优化过程,对矢量信号源有大量的需求。但是,市场上射频信号源的价格都相当昂贵,还具有一定的局限性。因此,研究无线通信中通用信号源的设计问题,具有重要的应用价值。在通信技术发展的过程中,标准是规模发展的前提,如3G中的TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。通常,不同标准设备的研制,需要不同的矢量信号源,即使存在一定兼容性,也是有限的。而且,兼容多种标准的矢量信号源,价格将更为昂贵。同时,对于标准制定过程中的技术研究,一般也很难使用现有信号源进行直接替代。鉴于此,本论文探索无线通信信号源的通用设计方法,关键问题是:其一,灵活的成帧技术,即构建统一的成帧模块,可根据不同的参数配置实现多个通信标准的基带信号成帧;其二,贴近现实的上/下行信道仿真技术;其三,硬件信号源与软件之间的接口设计及受控射频信号生成技术。为此,本文以安捷伦ADS软件建模成帧器和上/下行信道,然后通过积木式模块连接,在ADS仿真软件中实现基带衰落信号生成,并通过GPIB接口控制传统矢量信号发生器,将软件建模信号输出到硬件信号源,进而生成射频物理信号。这种方式理论上可以建模任意无线通信发射信号,即本文所说的通用性。当然,实际应用中,该方式生成信号的射频指标需要硬件信号源的支持。针对前述的关键技术,本文研究配置参数可调的ADS成帧模块,并以MATLAB为工具研究了上/下行信道的几何与统计特性,进而阐述了以AR (Autoregressive,自回归)滤波为基础的任意功率谱密度信道生成器设计技术,及其在ADS中的模块化实现。最终,本文以TD-SCDMA为例,介绍了信号源设计的整个流程,输出信号证实了本文方法的有效性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 移动通信的发展
  • 1.2 通用信号源设计技术的研究背景与意义
  • 1.3 本文的主要工作
  • 1.4 论文结构
  • 第2章 通用信号源设计的相关技术概述
  • 2.1 信号源设计简介
  • 2.2 通用信号源成帧模块设计方案
  • 2.2.1 控制模块
  • 2.2.2 灵活时隙模块
  • 2.2.3 灵活成帧模块
  • 2.3 无线信道概述
  • 2.3.1 瑞利信道和莱斯信道
  • 2.3.2 多径信道的关键参数及统计分析
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 下行衰落信道建模
  • 3.1 正弦波叠加法
  • 3.2 AR滤波法
  • 3.2.1 建模理论
  • 3.2.2 AR模型的稳定条件
  • 3.2.3 AR模型的阶数选择
  • 3.3 von Mises分布AOA
  • 3.3.1 信道统计特性
  • 3.3.2 信道仿真
  • 3.4 余弦分布AOA
  • 3.4.1 信道统计特性
  • 3.4.2 信道仿真
  • 3.5 分段均匀分布AOA
  • 3.5.1 信道统计特性
  • 3.5.2 信道仿真
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 上行信道建模
  • 4.1 几何单反射宏蜂窝模型
  • 4.2 散射体特殊分布模型
  • 4.2.1 圆半径与圆角度均匀分布
  • 4.2.2 圆半径截断瑞利分布/圆角度均匀分布
  • 4.2.3 圆半径均匀分布/圆角度非均匀分布
  • 4.3 基站角度分布比较
  • 4.4 上行信道生成
  • 4.4.1 信道统计特性
  • 4.4.2 信道仿真
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 信号源设计实例
  • 5.1 理想基带信号生成
  • 5.2 ADS信道实现
  • 5.2.1 信道模块
  • 5.2.2 下行信道生成
  • 5.2.3 上行信道生成
  • 5.2.4 信道物理信号生成
  • 5.3 基带衰落信号生成
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间参加的科研项目和成果
  • 相关论文文献

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