基于软件无线电的数字中频收发信机的设计与实现

论文摘要

软件无线电技术自1992年被提出以来,经过十几年的发展、完善,理论已经逐渐成熟。但是受制于芯片制造工艺,目前尚无办法对高频段射频信号做数字化处理,所以现在的软件无线电技术主要体现为中频数字化,即数字中频技术。数字中频技术作为软件无线电的初级表现形式,在3G无线通信系统中被广泛应用。3G系统发展迅速,现在已经有CDMA2000、TD-SCDMA、WCDMA、WiMAX四种标准共存。由于3G系统的调制方式多为QPSK、16QAM、64QAM等,信号峰均比较大,对系统中的功放等半导体器件提出了更高的线性化要求,所以功放线性化技术在3G系统中被普遍采用。数字预失真就是一种在数字域上提高功放线性指标的技术。本论文总结了目前常用的几种功放线性化技术,重点介绍了数字预失真技术的原理,提出了一种基于软件无线电思想、带有数字预失真功能的WiMAX系统数字中频收发信机的实现方案,并且该方案支持2×2 MIMO。考虑到WiMAX信号带宽较大,频段较高,所以在选取数模转换器、模数转换器及数字预失真芯片时都采用了处理带宽能力较强的芯片。本实现方案采用的芯片均为目前市场上主流厂商的量产芯片,性能较好且一致性有保障。实验数据表明PM7820芯片数字预失真性能良好,本论文设计的数字中频收发信机完全可以达到商用标准。本论文可以为3G基站系统的设计提供参考借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义及背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 软件无线电的特点
• 1.2.2 软件无线电关键技术
• 1.2.3 软件无线电的发展及存在的问题
• 1.2.4 软件无线电的结构
• 1.3 本文主要研究内容及结构
• 第2章 数字中频收发信机的总体方案设计
• 2.1 设计需求
• 2.2 器件选择
• 2.2.1 数字预失真芯片DPD
• 2.2.2 数模转换器DAC
• 2.2.3 模数转换器ADC
• 2.2.4 反馈回路模数转换器FBADC
• 2.2.5 可编程逻辑器件FPGA
• 2.3 方案设计
• 2.3.1 器件主要功能
• 2.3.2 方案工作原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 数字预失真方案的设计与实现
• 3.1 前向发射链路的设计与实现
• 3.1.1 功放线性化技术
• 3.1.2 数字预失真的基本原理
• 3.1.3 PM7820 的典型配置
• 3.1.4 AD9788 的典型配置
• 3.1.5 ADC12DS105 的典型配置
• 3.2 反向接收链路的设计与实现
• 3.2.1 AD6655 的典型配置
• 3.3 本章小结
• 第4章 数字中频收发信机系统性能测试及分析
• 4.1 基于FPGA 的数字信号处理
• 4.1.1 8 倍插值
• 4.1.2 4 倍抽取
• 4.1.3 串行LVDS 数据的采样
• 4.2 系统性能测试
• 4.2.1 无DPD 处理前向链路中频性能测试
• 4.2.2 有DPD 处理前向链路射频性能测试
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢