摘要現(xiàn)代移動通信射頻核心技術和融合技術研究博士生蔣偉導師洪偉教授東南大學信息科學與工程學院毫米波國家重點實驗室摘要隨著移動通信的快速發(fā)展，在獲得更高頻譜利用率和更大系統(tǒng)容量的同時，也對現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的射頻電路與系統(tǒng)提出了更高的要求，其中低相位噪聲的頻率合成器和高線性的功率放大器是射頻系統(tǒng)中的兩個核心部件。本文針對現(xiàn)代移動通信基站設備的不同應用需求，開展了相關射頻技術的研究，重點研究了低相位噪盧頻率合成器和高線性功率放人器技術，在此基礎上研制了多種高性能的射頻部件和子系統(tǒng)。目前，各種通信技術層出不窮，多種通信制式同時并存，而且這種局面還將長期存在，因此移動通信網絡的技術融合已成為當前的研究熱點。為此，本文提出了一種基丁軟件無線電技術的數(shù)字化多模式基站射頻系統(tǒng)統(tǒng)一平臺的設計方案，并進行了相應的軟硬件實現(xiàn)。本文的主要工作和研究結果包括1提出了一種針對頻率合成器的比較測試方法，從而可以準確獲得頻率合成器相位噪聲分布近端、遠端對系統(tǒng)性能指標的影響。在此基礎上實現(xiàn)了一種通用性強、集成度高、性能良好、免調試的頻率源模塊，并已應用于CDMA2000基站系統(tǒng)中。2提出了兩種改進型功率放人器模擬預火真方案，其中關于寬頻帶的模擬預失真方案，對相對帶寬25的寬帶大功率放大器實現(xiàn)了417DB的互調指標改善。研制了80WGSM模擬預失真功率放人器和40WCDMA2000模擬預失真功率放大器，并已應用于實際的移動網絡設備中。3研制了國內外未見報道的高集成度便攜式CDMA2000基站射頻模塊。此外，還針對三種系列CDMA2000基站系統(tǒng)的不同應用需求，設計研制了相應的射頻子系統(tǒng)，部分射頻予系統(tǒng)已得到應用。4提出了一種基于軟件無線電技術的數(shù)字化多模式基站射頻統(tǒng)一平臺的設計方案，并進行了相應的軟硬件實現(xiàn)。該平臺集成了三項關鍵技術數(shù)字中頻技術、數(shù)字預失真技術和削波技術?；谠摻y(tǒng)一平臺，可以實現(xiàn)多種通信系統(tǒng)的硬件共享，為多制式通信系統(tǒng)的融合應用提供了一種硬件實施平臺。5提出了兩種基于移動網狀網MOBILEMESH的網絡融合應用方案，重點研究了移動網狀網的相關核心硬件實現(xiàn)，提出了一種多頻段網絡結點的硬件設計方案，增強了網絡的主動抗干擾能力，并進行了相關實驗，研究結果已得到應用。東南人學博二L學位論文關鍵詞移動通信射頻技術融合相位噪聲頻率源功率放大器線性化技術軟件無線電移動網狀網ILABSTRACTINVESTIGATIONSONKEYRFTECHNOLOGIESANDCONVERGENCEINMOBILECOMMUNIC訂IONPHDCANDIDATEJIANGWBISUPERVISORPROFHONGWEISTATEKEYLABOFMILLIMETERWAVES，DEPTOFRADIOENGINEERINGSCHOOLOFINFORMATIONSCIENCEANDENGINEERINGSOUTHEASTUNIVERSITY,NANJING，210096，PRCHINAABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFMOBILECOMMUNICATIONHIGHERSPECTRUMEFFICIENCYANDSYSTEMCAPACITYAREEXPECTED，WHICHSEQUENTIALLYRESULTSINHI【GBERPERFORMANCEREQUIREMENTSONRFSYSTEMOFMODEMCOMMUNICATIONSYSTEMSINTHEFIRSTPARTOFTHISTHESISITISFOCUSEDONTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFLOWPHASENOISEFREQUENCYSYNTHESIZERANDHIGHLINEARITYPOWERAMPLIFIERWHICHARETWOKEYCOMPONENTSINRFSYSTEMWITHRESPECTTODIFIERENTDEMANDSOFCDMA2000BASESTATIONS，THECORRESPONDINGRFSUBSYSTEMSAREDEVELOPEDWITHTHEAPPEARANCEOFDIFFERENTNEWMOBILECOMMUNICATIONTECHNOLOGIES，THECOEXISTINGANDCONVERGENCEOFDIFFERENTSYSTEMSBECOMEAVERYIMPORTANTISSUETHEREFORE，HOWTOCONVERGETHESETECHNOLOGIESISBECOMINGATRENDOFRESEARCHASCHEMEOFDIGITALMULTIMODEBASESTATIONRFPLATFORMISPROPOSED，WHICHISBASEDONSOFTWAREDEFINEDRADIOSDR，THECORRESPONDINGSOFTWAREANDHARDWAREAREPUTINTOREALIZATIONITHEMAINANDINNOVATIVEACHIEVEMENTSOFTHERESEARCHARESHOWEDBELOWACOMPARATIVETESTMETHODOFFREQUENCYSYNTHESIZERDESIGNISPROPOSED，ITISALSOASIMPLEANDCONVENIENTMETHODFORENGINEERINGPRACTICETHENAWIDEUNIVERSALITY,HIGHINTEGRATION，GOODPERFORMANCE，DEBUGGINGFREEMODULEISDEVELOPED，WHICHHASBEENALREADYAPPLIEDTOCDMA2000BASESTATIONSYSTEMSINBATCHESFORTHELINEARIZATIONOFPOWERAMPLIFIERS，ITISCONCENTRATEDONTHEANALOGPREDISTORTIONTECHNIQUETHREEDIFFERENTSOLUTIONSAREPROPOSEDANDIMPLEMENTED，ANDGOODPERFORMANCESHAVEBEENACHIEVEDWITHRESPECTTOBROADBANDHI曲一POWERAMPLIFIERWORKINGAT25RELATIVEBANDWIDTH，THEWIDEBANDANALOGPREDISTORTIONSCHEMETAKESTHEIMD3IMPROVEMENTOF417DBINTOREALIZATIONTHE80WGSMANDTHE40WCDMA2000ANALOGPREDISTORTIONLINEARPOWERAMPLIFIERHAVEBEENEQUIPPEDINTOCOMMERCIALMOBILENETWORKSDEVICESFORTHEDIFFERENTRFSUBSYSTEMSDEMANDSINCDMA2000BASESTATIONSYSTEMS，THEMAINDESIGNTASKOFRFSUBSYSTEMHASBEENACCOMPLISHEDBYAUTHORSOMEMODELSHAVEBEENTAKENINTOCOMMERCIALPRODUCTAMONGTHEM，THEHIGHINTEGRATEDPORTABLECDMA2000BASESTATIONISNEWEQUIPMENT；NOSIMILARPRODUCTINTHISFIELDHASBEENREPORTEDINCHINAORABROADUPTONOVN東南大學博IJ學位論文IVWITHINTHEINVESTIGATIONONDIGITIZEDBASESTATIONSYSTEM，ASCHEMEOFDIGITALMULTIMODEBASESTATIONRFPLATFORMISPROPOSED，WHICHISBASEDONSOFTWAREDEFINEDRADIOANDINTEGRATEDTHREEIMPORTANTTECHNOLOGIESDIGITALINTERMEDIATEFREQUENCYDIF，DIGITALPREDISTORTIONDPDANDCRESTFACTORREDUCTIONCFRAND，THECORRESPONDINGSOFTWAREANDHARDWAREAREPUTINTOREALIZATIONBASEDONTHISPLATFORM，ITCANBEREALIZEDTHATTHEVARIOUSCOMMUNICATIONSYSTEMSSHARETHEHARDWARE，WHICHMAKESTHECONVERGENCEOFDIFFERENTCOMMUNICATIONSYSTEMSBECOMEPOSSIBLEVREGARDINGTOCONVERGENCEOFMULTITECHNOLOGIESFORTHEMOBILENETWORK，ANEWWIRELESSNETWORKTECHNOLOGYMOBILEMESHNETWORKISINVESTIGATEDANDSEVERALAPPLICATIONCONVERGENCESCHEMESALEPROPOSEDMAINLY,ITISFOCUSEDONTHEREALIZATIONOFTHEKEYHARDWARE，THENAKINDOFHARDWAREDESIGNSCHEMEONMULTIBANDNETWORKNODEAREDEVELOPEDWHICHHASGOODCAPABILITYINTHEANTIINTERFERENCEALSO，THEHARDWAREDEVICESHAVEBEENAPPLIEDINTOMOBILEMESHNETWORKKEYWORDSMOBILECOMMUNICATION，RFTECHNOLOGY,CONVERGENCE，PHASENOISE，SYNTHESIZER,POWERAMPLIFIER,LINEARIZATIONTECHNOLOGY,SOFTWAREDEFINEDRADIO，MOBILEMESHIV東南大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名日期邊卅，東南大學學位論文使用授權聲明東南大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館有權保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致。除在保密期內的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布包括刊登論文的全部或部分內容。論文的公布包括刊登授權東南大學研究生院辦理。第一章緒論第一章緒論回顧無線通信的百年發(fā)展歷程，清楚地展現(xiàn)出兩條發(fā)展演進脈絡，一是以話音業(yè)務為主的蜂窩移動通信網絡，二是以數(shù)據業(yè)務為主的無線接入網絡。11蜂窩移動通信網絡簡介蜂窩移動通信系統(tǒng)最早可追溯到上世紀二十年代，其代表是美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。直到七十年代前后，貝爾實驗室提出了蜂窩的概念，并研制成功先進移動電話系統(tǒng)AMPS，之后日本、西德、法國、瑞典、加拿大、英國等相繼推出了自己的移動通信系統(tǒng)。蜂窩移動通信網在全球實現(xiàn)了大規(guī)模商用，第一代移動通信系統(tǒng)均采用頻分復用FDMA制式來提高網絡容量【卜21。上世紀八十年代，第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)得到發(fā)展并成熟起來。第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)人多采用時分復用TDMA制式，并采用數(shù)字凋制技術，較之第一代移動通信系統(tǒng)，在頻譜利用率、通話質量、保密性、業(yè)務種類和系統(tǒng)兼容性等方面有著明顯的優(yōu)勢。最典型的代表是全球移動通信系統(tǒng)GSM，被認為是具有現(xiàn)代網絡特征的第一個全球數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，也是目前最成功的商用蜂窩移動通信系統(tǒng)。據統(tǒng)計，目前全球有超過200個國家和地區(qū)開通了GSM通信網絡，用戶數(shù)超過30億，占全球移動通信用戶的80以上【3L。在1985年，國際電聯(lián)ITU就提出了第三代移動通信3G的概念。2000年5月，形成了三大主流標準，即歐洲提出的寬帶碼分多址WCDMA、美國提出的CDMA2000和中國提出的時分同步碼分多址TDSCDMA。主要采用線性調制技術，如BPSK、QPSK、8PSK等，最高傳輸速率可達2MBPS。2007年10月，ITU增補微波存取全球互通WIMAX為3G標準，WIMAX采用正交頻分復用OFDM制式，以及自適應編碼QAM調制技術，數(shù)據傳輸速率在5MHZ頻譜帶寬下可達15MBPS4巧L。第三代移動通信系統(tǒng)在頻譜利用率、數(shù)據傳輸和保密性等方面較第二代移動通信系統(tǒng)有了明顯提升，目前商用3G網絡已在全球一百多個國家部署，3G用戶數(shù)已超過6億，預計未來還會出現(xiàn)較快增長I引。但總體而言，3G的商用情況并不樂觀，概括起米有以下幾點I3G的傳輸速率仍然不夠高，話音業(yè)務仍是其主營業(yè)務，用戶沒有感受到比2G更好的服務；II網絡覆蓋還不夠完善；III終端產晶還不夠豐富；IV商業(yè)模式還不成熟。從第一代和第二代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程可以看出，市場的需求推動是技術發(fā)展的主因，而現(xiàn)階段的3G商用在很火程度上是由政策和技術在推動，不是市場推動型。比較而言，一種全面超越2G的蜂窩移動通信技術3G的長期演進LTE版本則更被看好。東南人學博L學位論文12無線接入網絡簡介無線接入的歷史較蜂窩通信系統(tǒng)要短，在互聯(lián)網INTERNET出現(xiàn)前，發(fā)展緩慢，其起步可追溯到上世紀四十年代，美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸，研發(fā)出了一套無線電傳輸技術，并且采用高強度的加密技術。1971年，夏威夷大學的研究人員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡，被稱作ALOHNET網絡，是早期的無線局域網絡WLAN1671。上世紀八十年代，互聯(lián)網的產生，以及OFDM調制技術的成熟，無線接入技術得到了較快發(fā)展。1990年，電氣電子工程師學會IEEEJE式啟動了80211項目，無線網絡技術逐漸走向成熟，1997年，IEEE80211原始標準推出，1999年，IEEE8021LAB獲得批準；2003年，8021LG被通過，其中8021LAG，采用自適應OFDM調制技術，最高數(shù)據傳輸速率可達54MBPS，此后80211“N相繼推出。2003年，英特爾INTEL公司在其發(fā)布的“迅馳”筆記本平臺上導入80211B，無線接入市場開始進入大發(fā)展時代。在8021L之后，IEEE的80216工作組也推出了相應的無線接入系列標準。2001年4月，諾基亞NOKIA、哈瑞斯HARRIS、INTEL等廠家發(fā)起成立了WIMAX論壇，目的在于提高基于80216規(guī)范的設備之間的兼容性，以推進其市場化進程。近幾年，一種被稱為無線網狀網WIRELESSMESH的無線接入技術逐漸成為人們研究的熱點。無線MESH網絡是一種無中心、自組織、自恢復的無線多跳網絡，采用基于IP架構的分組交換技術，可以提供250MBPS高數(shù)據速率，該網絡可以承載數(shù)據業(yè)務和多媒體業(yè)務，甚至話音業(yè)務F8】。無線MESH網絡可以看作是互聯(lián)網在無線側的延伸。目前IEEE的802委員會已將MESH技術補充到相關無線協(xié)議中，如8021LS、80216AE、80220等。一個有趣的現(xiàn)象是，與目前其它網絡技術先定標準，后出商用化產品的發(fā)展進程相反，MESH的商用化產品已出現(xiàn)，而標準才剛開始制定。此外，同樣來自美國軍方的超寬帶U、他無線接入技術也成為近幾年的研究熱點之一，它具有隱蔽性好、抗多徑和抗窄帶干擾能力強、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、穿透能力強、低功耗、系統(tǒng)復雜度低等一系列優(yōu)點，而且可以重復利用頻譜，解決頻譜擁塞問題。但這種新興無線通信技術，還有許多問題亟待研究F9L。其它一些無線接入熱點技術有RFID、ZIGBEE、BLUETOOTH等，通常被用于一些專有行業(yè)用途。13無線通信的融合發(fā)展目前全球電信業(yè)技術進入了新的發(fā)展階段，多種通信系統(tǒng)出現(xiàn)融合、調整、變革的新趨勢，尤其是3G、寬帶技術和下一代網絡NGN的發(fā)展和應用，已經成為今后一段時期的全球發(fā)展熱劇101。131無線通信的現(xiàn)狀現(xiàn)階段的移動通信網絡呈現(xiàn)如下特征I移動用戶數(shù)量已經超越吲定用戶數(shù)量，呈現(xiàn)出較快增長；II移動網絡的接入呈現(xiàn)出寬帶化，寬帶接入技術成為研究熱點；2第一章緒論III移動數(shù)據業(yè)務發(fā)展迅速，成為電信業(yè)務新的增長點，也成為電信運營商之間競爭的熱點；IV新的通信技術不斷涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出以2G蜂窩通信系統(tǒng)為主，其它多種無線通信制式為輔，多制式和多網絡并存的局面。在現(xiàn)有的移動網絡現(xiàn)狀下，對于移動網絡運營商而言，正面臨兩個矛盾一是不斷增長的用戶對移動數(shù)據業(yè)務的需求和現(xiàn)有移動網絡數(shù)據業(yè)務承載能力不足之間的矛盾，二是持續(xù)增長的移動網絡建設投資和不斷下滑的每用戶平均收入ARPU值之間的矛盾。解決這兩個矛盾的關鍵在于提升現(xiàn)有移動網絡的數(shù)據傳輸速率以及尋找新的增值業(yè)務增長點。近幾年，3G移動網絡在全球逐步進入商用，但從目前的運營情況看，并不理想，問題的關鍵在于上述的兩個矛盾并沒有因為3G移動網絡的商用而得劍根本解決。3G移動網絡的傳輸速率仍然不足以滿足用戶對寬帶數(shù)據業(yè)務的需求。132應對策略融合發(fā)展目前，各種通信技術層出不窮，移動終端品種繁多，多種通信制式并存的局面還將長期存在，伴隨著NGN和3G的發(fā)展演進，不同移動通信技術的融合發(fā)展正逐步深入。IEEE80221工作組正在制定一種新的協(xié)議，旨在解決802網絡與2G3G等1I802網絡間的無縫切換問題，以消除未米可能的混亂狀態(tài)，為多網絡融合共存提供協(xié)議保障。目前，眾多消費類電子設備均將WLAN作為其基本配置，如筆記本電腦、手機、游戲機如PSP、媒體接入設備MID等等。國內的運營商也相繼推出了話音與數(shù)據業(yè)務的“捆綁”套餐，如“CW”和“GW”的組合等，這種多網絡、多技術的“混合”業(yè)務模式在一定程度上緩解了現(xiàn)有移動通信網絡數(shù)據傳輸速率的壓力。而WLAN技術雖然能提供較高的傳輸速率，但不便于組網應片J。一種新型的無線網絡技術無線MESH網，在近幾年快速發(fā)展起來。在無線MESH技術研究方面，國內外已有眾多文獻報蒯11。22I，一些公司也相繼出現(xiàn)了無線MESH商用產品12327L，并在一些地區(qū)開始了試商用試驗。這種新興的無線MESH技術，其核心在于構造一個基于IP的自組織、自恢復網絡結構，該網絡結構可以嫁接在任何無線應用物理層上。3G的LTE版本在吸收了OFDM自適應調制技術的同時，采用MESH架構，舍棄了傳統(tǒng)的RNCNODEB結構，每個基站就是一個MESH結點。本文研究了一種基丁WLAN物理層，結合“私有”協(xié)議的移動MESH技術，并對網絡結點單元進行了相關硬件實現(xiàn)。該移動MESH的基本性能為支持人于150KMH的高速移動，調制方式為OFDMBPSKQPSK16QAM64QAM自適應調制，在20MHZ帶寬下支持的數(shù)據速率為6、9、12、18、24、36、48、54MBPS，最大發(fā)射功率可達300MW6MBPS，接收靈敏度最高可達90DBM6MBPS。目前該移動MESH技術已在部分地區(qū)進入試商用試驗，可以與現(xiàn)有的移動蜂窩網絡兼容共存，并彌補了現(xiàn)有蜂窩網絡數(shù)據傳輸能力的不足，且運營成本低，將會在很大程度上解決現(xiàn)有網絡存在的矛盾。當前雖然各種無線技術”白舸爭流”，但不同無線網絡的融合已成為大勢所趨，從多元競爭走向多元融合已成為無線通信發(fā)展的必由之路12引。3東南人學博I學位論義14無線通信系統(tǒng)的射頻技術發(fā)展移動通信的快速發(fā)展，也給移動通信產品的設計帶來了挑戰(zhàn)和機遇，同時也促進了相關行業(yè)如卜導體、計算機、軟件等的快速發(fā)展。作為移動通信系統(tǒng)中的核心子系統(tǒng)射頻系統(tǒng)的設計，隨著新技術的不斷出現(xiàn)也在快速發(fā)展，并早現(xiàn)山融合發(fā)展的新趨勢。141傳統(tǒng)射頻技術在第一代采用FM調制技術的移動通信系統(tǒng)中，射頻子系統(tǒng)主要實現(xiàn)簡單的頻譜搬移和信號放大的功能，而隨著線性調制技術的出現(xiàn)，射頻子系統(tǒng)在實現(xiàn)上述功能的同時，還必須保證業(yè)務信號的相關矢量特性，這對系統(tǒng)中的射頻部什提出了嚴格的要求。在第三代移動通信以及采用OFDM調制技術的無線通信系統(tǒng)中，這些線性調制技術產生非恒定包絡的調制信號，而且系統(tǒng)通常是多載波多信道同時工作，這就要求射頻系統(tǒng)處于線性工作狀態(tài)，否則將產生非線性失真。其中帶內失真信號會干擾已調制矢量信號，帶來信號幅度和相位的偏差，同時導致頻譜擴展，干擾鄰近信道的傳輸，使整個系統(tǒng)的性能惡化，誤碼率升高。由此可見，這些調制技術在獲得頻譜高利用率和系統(tǒng)人容量的同時，也對調制系統(tǒng)中的射頻鏈路提出了更高的要求，低相位噪聲的頻率合成器和高線性的功率放大器是這些矢量調制系統(tǒng)性能的重要保證。特別是在線性功率放大器設計方面，這些非恒包絡調制技術通常具有10DB甚至更高的峰均功率比PAPR，這對功率放大器的線性度和動態(tài)范圍都提出了較高的要求。而目前的半導體工藝還無法制造出滿足要求的功率器件，線性化技術顯得尤其重要，也是近些年的研究熱點。實現(xiàn)功率放大器線性化的技術有很多，如功率回退法、前饋法、反饋法和預失真法等，預失真技術兼顧功率效率和線性，正逐漸成為主流線性化技術，尤其是基丁軟件無線電SDR的數(shù)字預失真技術。已有很多文獻對上述兩個核心部件進行了討論。文獻2934從不同方面討論了頻率合成器相位噪聲對系統(tǒng)性能的影響，且目前也有公司將頻率源模塊產品化【35071，但通常需要根據不同系統(tǒng)應用進行定制設計。本文則結合EDMA2000射頻系統(tǒng)，深入研究了相位噪聲指標對系統(tǒng)相關核心性能指標的影響，并通過比較測試方法，將系統(tǒng)級指標分解到相位噪聲的細節(jié)指標上，在此基礎上實現(xiàn)了一種性價比高，可批量生產的頻率源模塊。本文提出的設計思路對R其它通信系統(tǒng)也具有借鑒意義。文獻3865對功率放大器的線性化技術進行了研究，從目前研究的熱點及功率放大器的相關商用產品腳期J米看，模擬預失真和數(shù)字預火真技術代表了線性化技術的發(fā)展潮流。本文對這兩種線性化技術進行了深入研究，在模擬預失真線性化方面，實現(xiàn)了三種不同方案的功率放人器線性化，其中兩種線性化功率放大器模塊已經得到實際應用；在數(shù)字預失真方面，結合數(shù)字削波技術，搭建了多模式線性化平臺，并對兩種不同的功率放人器實現(xiàn)了線性化，相關研究結果已經獲得發(fā)明專利授權。142基于軟件無線電SDR的射頻技術隨著數(shù)字信號處理技術的飛速發(fā)展，特別是高性能模數(shù)AD轉換芯片，高速數(shù)字信號處理DSP和大規(guī)模現(xiàn)場可編程門陣列FPGA技術的不斷發(fā)展，軟件無線電技術也逐漸成為射頻系統(tǒng)設計一種重要手段。軟件無線電的關鍵思想是將AD盡可能靠近大線，4第一章緒論用軟件來完成盡可能多的無線功能，強調體系結構的開放性和全面可編程性，通過軟件的更新改變硬件的配置結構，實現(xiàn)新的功能，并可以實現(xiàn)不同通信系統(tǒng)的硬件平臺共享【70L。在基站設備的設計中，特別是大容量的宏基站，采用基于SDR技術的數(shù)字中頻方案，可以有效降低設備硬件成本，減小設備體積，簡化生產流程。尤其在目前多種通信制式并存的情況下，采用SDR技術可以實現(xiàn)兼容多種通信制式的統(tǒng)一數(shù)字化平臺設計，降低開發(fā)和生產維護成本，縮短研發(fā)周期。另外，基于SDR技術，還可以實現(xiàn)旨在改善功率放大器效率和提高線性度的數(shù)字削波CFR技術和數(shù)字預失真DPD技術。采用削波技術可以有效降低業(yè)務信號的PAPR，減少功率放大器的功率同退，進而提高功率效率，而數(shù)字預失真技術通過對數(shù)字信號的預失真，以補償功率放人器的非線性，從而保證系統(tǒng)輸出業(yè)務信號的線性。隨著SDR技術的深入發(fā)展，數(shù)字電路將更多地替代模擬電路，用軟件來完成盡可能多的無線功能，實現(xiàn)不同通信系統(tǒng)的兼容設計，將成為一種趨勢。15論文內容安排本文主要研究了兩個方面的內容一是針對第三代移動通信CDMA2000射頻子系統(tǒng)的設計與硬件實現(xiàn)，重點研究了相關的關鍵射頻技術；二是移動通信網絡的技術融合問題，重點研究了移動MESH相關硬件實現(xiàn)及應用實施方案，同時結合移動MESH網絡，討論了無線通信網絡的融合問題。全文共分為六章。第一章介紹了蜂窩移動通信和寬帶無線接入的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀。第二章研究了射頻系統(tǒng)的核心部什之一頻率合成器?；诜抡婧蛯嶒灉y試，全面、深入地分析了頻率合成器相位噪聲指標對CDMA2000移動通信系統(tǒng)性能的影響，提出了一種比較測試的分析方法，分解出系統(tǒng)對頻率合成器相位噪聲指標的要求。設計了一種通用性強、性價比高、便于批量生產的頻率合成器模塊，實測結果表明，該頻率合成器模塊性能良好。第二章研究了射頻系統(tǒng)的另一個核心部件線性功率放大器。重點研究了模擬預失真的技術方案，提出了兩種改進型模擬預失真實現(xiàn)方案，并通過實驗驗證了其良好的線性化效果，其中兩種模擬預火真功率放大器已得劍應用。第四章為CDMA2000基站射頻系統(tǒng)研究。在鎖相式頻率源和線性功率放大器的研究基礎上，給出了幾種典型基站射頻子系統(tǒng)的設計方案，實現(xiàn)了三種不同系列CDMA2000基站的射頻子系統(tǒng)及基站射頻相關配套部件，部分射頻子系統(tǒng)已經在一些行業(yè)部門得到應用。第五章研究了射頻系統(tǒng)的技術融合兼容多種模式的數(shù)字化基站平臺?；谲浖o線電概念，重點研究了數(shù)字中頻、數(shù)字預失真和削波三項關鍵技術。首先研究了數(shù)字中頻的方案架構，采用美國ADI公司的套片設計了數(shù)字中頻驗證平臺，并配套設計了相應的射頻前端，實現(xiàn)了一套完整的工作于核心頻段的射頻子系統(tǒng)，該系統(tǒng)實測性能良好；在數(shù)字預失真部分，研究了基于復增益查找表LUT的數(shù)字預失真技術，搭建了相應的硬件驗證平臺，該硬件平臺提供模擬和數(shù)字兩種接口，可以方便地與測試儀表或其它射頻系統(tǒng)對接。在該硬件平臺上，進行了復增益LUT預失真器的實現(xiàn)，并對兩種功率放大器進行了非線性校正，獲得了較好的效果；在削波部分，研究了峰值加窗削波方案，針對不同的業(yè)務及不同的窗函數(shù)進行仿真比較，并在硬件驗證平臺上進行實驗驗證，仿真與實測結果吻合的較好；基于所搭建的硬件驗證平臺，結合削波和數(shù)字預失真技術，對一種功率放人器進行實驗驗證，在兩載5東南人學博1J學位論文波WCDMA信號和CDMA2000信號條件下，功率放大器的最大輸出功率分別提高了38DB和3DB；本章最后提出了一種兼容多種模式的數(shù)字化基站平臺設計方案，基丁該設計方案，可以方便地實現(xiàn)兼容GSM和WCDMA兩種不同制式的一體化基站設備，也可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)的硬件共享，為多制式通信系統(tǒng)的融合應用提供了一種硬件實施平臺。第六章研究了移動無線接入的融合技術移動網狀網。結合目前移動通信網絡的現(xiàn)狀，分析了目前移動通信網絡存在的不足，在此基礎上研究了一種新型的移動MESH網絡，實現(xiàn)了移動MESH網絡的相關硬件；結合國內“無線城市”建設，闡述了基丁移動MESH網絡的組網方案及其組網優(yōu)勢；同時基于移動MESH網絡，提出了兩種應急通信的組網方案；本章最后分析了不同無線通信體制的融合發(fā)展特征，指出移動MESH網絡的應用和發(fā)展將會有助于多制式網絡的融合發(fā)展。研究結果己獲得3項授權國家發(fā)明專利和4項實用新型專利，并另有3項發(fā)明專利申請在公示期。作為主要研究人員之一獲江蘇省科技進步二等獎一項。以第一作者發(fā)表EI學術論文3篇，合作發(fā)表論文多篇。此外，設計研制的多種射頻部件和射頻子系統(tǒng)，如40WEDMA2000多載波線性功率放大器、80WGSM線性功率放大器、CDMA2000車載和背負式小型化基站射頻子系統(tǒng)等，已在實際網絡設備中得到應用。6第一章緒論【參考文獻】456789101112131415161718192021222324THEODORESRAPPAPORWIRELESSCOMMUNICATIONSPRINCIPLESANDPRACTICESECONDEDITIONM北京電子L業(yè)出版社影印20043WILLIAMWEBBTHECOMPLETEWIRELESSCOMMUNICATIONSPROFESSIONALAGUIDEFORENGINEERSANDMANAGERSMNORWOODAFLECHHOUSE1999GSM通訊服務供貨商產業(yè)組織WORLDWIRELESSMARKET3Q2008【EBOLHTTPWWW39AMERICASORGINDEXCFMFUSEACTIONPAGEPAGEID56520081206李世鶴TDSCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準北京人民郵電出版社2002胡健棟碼分多址與個人通信M】北京人民郵電出版社1996劉鵬一路極速飆馳無線網絡發(fā)展史【EBOLHTTPNETWORKCHINABYTECORN31780988L7SHTML200812一06方旭明下一代無線因特網技術無線MESH網絡【M】北京人民郵電出版社，2006GILBERTHELDWIRELESSMESHNETWORKSMBOCARATONAUERBACHPUBLICATIONS2005張兵，張力軍超寬帶無線通信及其關鍵技術【J】電訊技術2004，445卜6真才基移動通信現(xiàn)狀及技術發(fā)展展望【J】無線電技術與信息200626471JBICKET，SBISWAS，DAGUAYO，ANDRMORRISARCHITECTUREANDEVALUATIONOFANUNPLANNED8021LBMESHNETWORKCPROCOFACMMOBICOM0520053L42BRUNORMESHNETWORKSCOMMODITYMULTIHOPADHOCNETWORKSJ】1EEECOMMUNICATIONSMAGAZINE，2005，43，433123131VANANTHARAMAN，SJPARK,KSUNDARESAN，ANDRSIVAKUMARTCPPERFORMANCEOVERMOBILEADHOCNETWORKSAQUANTITATIVESTUDYJJOURNALOFWIRELESSCOMMUNICATIONSANDMOBILECOMPUTING2004，42203222VRODOPLUANDTMENGMINIMUMENERGYMOBILEWIRELESSNETWORKSJIEEEJOURNALONSELECTEDAREASINCOMMUNICATIONS1999，L7813331344。RWATTENHOFER,LLI，PBAHL，ANDYMWANGDISTRIBUTEDTOPOLOGYCONTROLFORPOWEREFFICIENTOPERATIONINMULTIHOPWIRELESSADHOCNETWORKSCPROCOFIEEEINFOCOM，200142226HVISWANATHANANDSMUKHERJEETHROUGHPUTRANGETRADEOFFOFWIRELESSMESHBACKHAULNETWORKSJIEEEJOURNALONSELECTEDAREASINCOMMUNICATIONS2006，243593602傲丹，方旭明，馬忠建無線網格網關鍵技術及其應用【J】電訊技術，2005，4521622夏征兵，宋玲基于MESH機構的寬帶無線接入技術【J】電子技術與應用2006102430馬輝，李賀武，李星大規(guī)模無線局域網的設計與實現(xiàn)J】計算機工程與應用，2003，03144146李會軍，杜德生，嚴小波基于WLAN技術的復合型校園網研究J】哈爾濱理T大學學報，2006，027679田輝，陶小峰IP化基站無線MESH組網構架【J】中興通訊技術，2008，1421620朱近康無線MESH技術和網絡J】中興通訊技術，2008，14217摩托羅拉網格網絡EBOLHTTPWWWMOTOROLACOMBUSINESSCNZHBUSINESSPRODUCTANDSERVICES側IRELESSBROADBANDNETWORKSMESHL、IETWORKS20090316SKYPHYNETWORKSPRODUCTEBOLHTTPWWWSKYPHYNETWORKSCOMPRODUCTS_ENHTM7東南人學博I學位論文200903L625思科無線網絡EBOLHTTPWWWCISCOCOMWEBCNPRODUCTSPRODUCTS_NETSOLWIRELESSINDEXHTMLNACCOUTDOORWIRELESS2009031626阿德利亞產品技術【EBOLHTTPWWWAZALEANETCOMCNPRODUCTS2009031627STRIXSYSTEMSPRODUCTCATALOG【EBOLHTTPWWWSTRIXSYSTEMSCOMPRODUCTSDEFAULTASP200903一L628馬斌，王兵寬帶無線技術發(fā)展趨勢分析【EBOLHTTPTECHSINACOMCNV2007090607271721665SHTML2008120629KENTKJOHNSONOPTIMIZINGLINKPERFORMANCE，COSTANDINTERCHANGEABLITYBYPREDICTINGRESIDUALBERPARTIRESIDUALBEROVERVIEWANDPHASENOISEJMICROWAVEJOURNAL2002，457203030CJOHNGREBENKEMPERLOCALOSCILLATORPHASENOISEANDITSEFFECTONRECEIVERPERFORMANCE【EBOLHTTPRFWIRELESSRELLCOMPDFSTNWJIOCALPDF2008122031AGILENTTECHNOLOGIESDESIGNINGANDTESTINGCDMA2000BASESTATIONSEBOLHTTPCP1ITERATUREAGILENTCOMLITWEBPDF59801303EPDF2008122032DEANBANEOEEPLLPERFORMANCE，SIMULATION，ANDDESIGNMFOURTHEDITIONINDIANAPOLISDOGEARPUBLISHING200633徐俊峰CDMA2000中繼基站的研究【D】【碩士學位論文】南京東南人學無線電T程系200534劉冰CDMA2000基站射頻系統(tǒng)的性能分析與仿真【D】碩士學位論文】南京東南人學無線電工程系200335RFMICRODEVICESPRUDUCTORCATALOG【EBOLHTTPPRODUCTSRFMDCOMPRODUCTSELECTORJSPSELECT_FAMILYVCOS20AND20PLLS2009031636MACOMRFANDMICROWAVECOMPONENTSHTTPWWWMACOMCOMPSCJSPLISTPARTSJSP【EBOL2009031637RALTRONELECTRONICSHTTPWWWRALTRONCOMPRODUCTSSYNCDEFAULTASP【EBOL2009031638ROBERTIBOGYA,ETA1LINEARRADIOFREQUENCYPOWERAMPLIFIERDESIGNUSINGNONLINEARFEEDBACKLINEARIZATIONTECHNIQUES【J】1EEE60THVEHICULARTECHNOLOGYCONFERENCE，2004，392259226339ALFONSOJZOZAYA、EDUARDBERTRANONTHEPERFORMANCEOFCARTESIANFEEDBACKANDFEEDFORWARDLINEARIZATIONSTRUCTURESOPERATINGAT28GHZJIEEETRANSACTIONSONBROADCASTING2004，50938238940KENINGTONPETERBHIGHLINEARITYRFAMPLIFIERDESIGNBOSTONMLONDONARTECHHOUSE，200041CRIPPSSTEVECADVANCEDTECHNIQUESINRFPOWERAMPLIFIERDESIGNMBOSTONLONDONARTECHHOUSE，200242REINHOLDLUDWIG，PAVELBRETHCKO射頻電路設計一理論與應片JM】北京電子工業(yè)出版社200443朱曉維，李成進，鄒樂數(shù)字自適應前饋功放線性化研究【J】微波學報，2003，19I808444李銘祥微波功率放大器的線性化技術J】微波學報2002，181838745倪琰，寬頻帶模擬預失真器研制【D】【碩士學位論文】南京東南大學信息科學與工程學院，200846KAZUHISAYAMAUCHI，ETA1AMICROWAVEMINIATURIZEDLINEARIZERUSINGAPARALLELDIODEWITH8第一章緒論ABIASFEEDRESISTANCEIEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUESJ1997，451247TOSHIHIKOYOSHIMASU，ETA1ANHBTMMICPOWERAMPLIFIERWITHANINTEGRATEDDIODELINEARIZERFORLOWVOLTAGEPORTABLEPHONEAPPLICATIONSJIEEEJOURNALOFSOLIDSTATECIRCUITS1998，33948HSJANG,ETA1DESIGNOFANEWPREDISTORTERUSINGLOWFREQUENCYSECONDORDERINTERMODULATIONSOFAHARMONICGENERATORCPROCEEDINGSOFINTERNATIONALCONFERENCEAPMC022002，114915249CWFAN，KMCHENG，THEORETICALANDEXPEIMENTALSTUDYOFAMPLIFIERLINEARIZATIONBASEDONHARMONICANDBASEBANDSIGNALINJECTIONTECHNIQUEJIEEETRANSMICROWAVETHEORYANDTECH2002，507L801一L80650WANGMYONGWOOMARVINDMILLER,ANDJSTEVENSONKENNEYAHYBRIDDIGITALRFENVELOPEPREDISTORTIONLINEADZATIONSYSTEMFORPOWERAMPLIFIERSJIEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES2005，53151HYUNMINPARK，DONGHYUNBAEK，KYEIKJEON，SONGCHEOLHONGAPREDISTORTIONLINEARIZERUSINGENVELOPEFEEDBACKTECHNIQUEWITHSIMPLIFIEDCARRIERCANCELLATIONSCHEMEFORCLASSAANDCLASSABPOWERAMPLIFIERSJIEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES2000，48689890452王晶奇應用丁射頻功放的數(shù)字預失真模塊D】【碩士學位論文】南京東南大學無線電工程系200653余弦數(shù)字預火真算法的驗證平臺【D】【碩士學位論文】南京東南大學信息科學與工程學院200754幸波一種有效的基帶數(shù)字預失真系統(tǒng)平臺D】【碩士學位論文】南京東南大學信息科學與工程學院200855楊文考、劉小平基于HPA特性曲線擬合的自適慮預失真技術【J】系統(tǒng)工程與電子技術，2004，26256張濤濤、唐世剛基于多項式的功率放大器預失真技術J】電視技術2006，11515357楊文考、周尚波基于放大器非線性擬合的自適應預失真技術【J】通信學報2002，2310818858王勇、向新、易克初基于多項式的記憶型數(shù)字基帶預失真器J】西安電子科技大學學報2006，33222322759馬進數(shù)字預失真基本原理J】電子科技20069172160艾渤、楊知行基于LUT的HPA數(shù)字基帶預失真方法研究【J】電子與信息學報2007，2971580158361梁建剛、王積勤微波功率放人器基帶預失真線性化技術中LUT構造方法研究C】全國微波會議1310010262JAVADYAVANDHASSANI，MAHMOUDKAMARIAFLEXIBLEMETHODOFLUTINDEXINGINDIGITALPREDISTORTIONLINEARIZATIONOFRFPOWERAMPLIFIERSCISCAS200120011535663SLIMBOUMAIZA,JINGLI，F(xiàn)ADHELMGHANNOUCHIIMPLEMENTATIONOFANADAPTIVEDIGITALRFPREDISTORTERUSINGDIRECTLUTSYNTHESISCIEEEINTERNATIONALMICROWAVESYMPOSIUMIMS20042004，371699170264JAMESKCAVERSAMPLIFIERLINEARIZATIONUSINGADIGITALPREDISTORTERWITHFASTADAPTATIONANDLOWMEMORYREQUIREMENTSJIEEETRANSACTIONSONVEHICULARTECHNOLOGY1990，3943743829東南人學博I學位論文65KJMUHONENMKAVEHRADANDRKRISHNAMOORTHYLOOKUPTABLETECHNIQUESFORADAPTIVEDIGITALPREDISTORTIONADEVELOPMENTANDCOMPARISONJIEEETRANSACTIONSONVEHICULARTECHNOLOGY2000，4951995200266POWERWAVEBASESTATIONSOLUTIONS【EBOLHTTPWWWPOWERWAVETOMBASEMCPAASP2009031667SEVONTELETECHPRODUCTCATALOG【EBOLHTTPWWWSEWONTELETECHCOKRPRODUCTNSOLUTIONHTML2009031668ANDREWRFPOWERAMPLIFIERS【EBOLHTTPWWWCOMMSCOPECOMANDREWENGPRODUCTBSSRF_AMPLIFIERINDEXHTML2009031669博威科技有限公司多載波功放EBOLHTT