基于Wilkinson合成器的LINC系统效率优化实现

论文摘要

第三代移动通信普遍采用数字多电平调制技术及多载波发射技术以提高频谱利用率,由此带来的信号峰均比增加对发射机各模块的线性度提出了很高的要求。LINC是一种发射机线性化结构,通过信号分离将变包络信号转变为两路恒包络异相信号规避了对功放的高线性要求。由于采用高效率功放对信号分别放大再合成,这种结构具有很高的理论效率。但实际应用中,合成器的工作特性却使系统效率远远低于预期值。本文从Wilkinson功率合成器的工作特性分析出发,通过对影响合成器瞬时效率因素的深入推导,将峰均比降低技术和非单一门限信号分离技术相结合形成LINC系统效率改善方案。通过对该方案具体模块的理论推导和仿真分析确定了各模块的具体实现方案及系统数据结构。在峰均比降低模块的设计中,本文选择极性削波方案作为实现结构,并采用内插级联滤波器取代一般的低通滤波器,降低了系统的硬件资源消耗。流水线技术和基于简化查找表技术的非单一门限信号分离方案,提高了信号处理速度并进一步节约了硬件资源。本论文采用Verilog HDL语言作为非单一门限信号分离模块及削波模块的设计语言,通过仿真与适配,详细论述了系统整体框架及模块设计,成功的实现了系统的效率改善,根据仿真和实验结果这种效率提高方案能将系统效率由原来的9.8%提高到33.05%。由于系统的硬件资源和个人时间因素的限制,该合成器效率优化方案还有待改进的地方,例如峰均比降低模块中滤波器对峰值信号的再生问题以及解决这种问题的方法等。本人下一步需要做的工作就是进一步优化峰均比降低模块的结构,并将其性能加以改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信系统发展历史
• 1.2 LINC 技术的演进及研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 LINC 发射机原理
• 2.1 LINC 发射机结构
• 2.2 发射机关键参数
• 2.3 LINC 的关键技术
• 第三章 基于WILKINSON 合成器的LINC 效率优化
• 3.1 Wilkinson 合成器原理
• 3.2 基于Wilkinson 合成器的LINC 效率优化方案
• 3.3 峰均比降低模块理论分析
• 3.3.1 峰均比定义
• 3.3.2 峰均比降低技术
• 3.3.3 仿真分析
• 3.3.4 峰均比降低模块分析
• 3.3.4.1 CORDIC 算法
• 3.3.4.2 滤波器设计
• 3.4 非单一门限信号分离模块
• 3.4.1 非单一门限信号分离理论
• 3.4.2 仿真分析
• 3.4.3 非单一门限信号分离模块分析
• 3.4.3.1 非单一门限信号分离模块结构
• 3.4.3.2 LUT 模块
• 第四章 效率优化FPGA 设计实现
• 4.1 FPGA 设计概述及芯片选择
• 4.1.1 FPGA 结构及特点
• 4.1.2 FPGA 设计流程
• 4.1.3 硬件描述语言及芯片选择
• 4.2 效率优化的FPGA 实现
• 4.2.1 基于MATLAB 的仿真
• 4.2.2 优化方案各模块设计实现
• 4.2.2.1 幅值相位提取模块设计
• 4.2.2.2 LUT 模块设计
• 4.2.2.3 峰均比降低模块设计
• 4.2.3 优化方案整体仿真
• 4.3 总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果