發(fā)布時間：2020-08-15 08:29

【摘要】：隨著新興多媒體業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的普及,在下一代通信系統(tǒng)中,更高的通信速度,更大的帶寬以及更高的用戶連接數(shù)量將成為發(fā)展的主要方向。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),研究人員提出了采用更小的基站單元以及提高信號載波頻率等方案。這些方案可以有效提高可利用的帶寬、提高通信速度以及用戶連接數(shù)量。但是這些解決方案對傳統(tǒng)基站形式提出了挑戰(zhàn),因?yàn)楦〉幕締卧獣@著增加基站建設(shè)成本以及整體能量消耗,更高的載波頻率也會大大增加基站的復(fù)雜度。所以本文提出了結(jié)合六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器以及數(shù)字基帶光鏈路的光無線融合通信方案,該方案具有高性能、高穩(wěn)定、低能耗和低成本特點(diǎn),并且可以有效降低遠(yuǎn)端基站的復(fù)雜度。本文提出的方案取得如下創(chuàng)新性成果:1.為了提高六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的傳輸性能和穩(wěn)定度,針對六端口微波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器性能損傷的問題,本文提出了基于輸入延時徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的校準(zhǔn)算法。該算法不僅可以補(bǔ)償六端口微波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的性能損傷,而且可以對調(diào)制或者解調(diào)用的二極管器件或者開關(guān)器件的性能損傷進(jìn)行補(bǔ)償。校準(zhǔn)算法中的輸入延時可以顯著補(bǔ)償二極管器件或者開關(guān)器件的記憶效應(yīng)。本文對提出的校準(zhǔn)算法以及各參數(shù)進(jìn)行了性能測試和分析,采用基于輸入延時的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)算法的六端口微波網(wǎng)絡(luò)調(diào)制器和六端口微波網(wǎng)絡(luò)解調(diào)器的誤差向量幅度(error vector magnitude,EVM)性能均可以達(dá)到0.5%以下。2.本文創(chuàng)新性地提出了具有對稱結(jié)構(gòu)的六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器,并且創(chuàng)新性地統(tǒng)一了六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器中的調(diào)制器和解調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)。該對稱結(jié)構(gòu)的六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器可以在大規(guī)模制作電路的時候降低成本。本文設(shè)計(jì)并測試了使用該六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的時分復(fù)用系統(tǒng),傳輸800M波特率的16進(jìn)制正交振幅調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)信號時,EVM性能小于1.2%。3.本文創(chuàng)新性地提出了可實(shí)現(xiàn)全雙工的對稱結(jié)構(gòu)的六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。該收發(fā)器共享同一六端口微波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及四個基于肖特基二極管的收發(fā)模塊,可以實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用的全雙工通信。為了消除調(diào)制的基帶信號對解調(diào)信號的干擾,本文除了提出了直接解調(diào)方案,還提出了外差解調(diào)方案。本文搭建并測試基于六端口微波網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器搭建的頻分復(fù)用系統(tǒng)。對于直接調(diào)制方案,EVM性能小于3%;外差調(diào)制方案,在更小的本振功率下,亦能獲得EVM小于2%的性能。4.為了有效緩解更多蜂窩單元帶來的遠(yuǎn)端基站整體建設(shè)成本以及能耗提升的問題,本文提出了結(jié)合六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器以及數(shù)字基帶光鏈路的光無線融合通信方案。該方案還可以緩解由于提高信號載頻使遠(yuǎn)端基站復(fù)雜度提升的問題。該方案可以避免由模擬光鏈路的非線性和噪聲等問題造成的性能受限。同時,該方案可以在遠(yuǎn)端基站單元采用六端口微波網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器替代高能耗、高復(fù)雜度的射頻設(shè)計(jì),而且所需本振功率較低,有效降低了電路成本以及基站單元的功耗。本文通過搭建并測試該方案系統(tǒng),驗(yàn)證了該方案性能良好,在傳輸26GHz載頻下的2G波特率的16QAM信號,EVM性能小于2%。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN925
【圖文】：

一Ｍ邐智能手機(jī)（３８％，４３％）邋Ｈ平板手機(jī)（７％，１０％）逡逑－ＣＺ］邋Ｍ２Ｍ邋（１０％，邋２９％）邐0□非智能手機(jī)（４１％，１３％）逡逑１２邋－邋ｉＺｊ平板電腦（２％，邋３％）邋二個人電腦（２％，邋２％）逡逑－■■其他便攜設(shè)備（0．邋１％，0．邋１％）邐ｍｍｍｍ逡逑Ｇ邋１０邋＿逡逑＾￣邋—邋邐逡逑ｗ邋＿邋邐逡逑毅Ｇ邋一逡逑悲邋６邋：邋｜邋！邋｜邋—…可邐＃ＦＦ：逡逑＂：ａｌｌｌｉＢ逡逑２０１６邐２０１７邐２０１８邐２０１９邐２０２０邐２０２１逡逑圖卜２全球設(shè)備和連接增長趨勢預(yù)測逡逑＂數(shù)模＂逡逑

＾ｄ６逡逑圖１－４六端口微波網(wǎng)絡(luò)反射計(jì)示意圖逡逑最初六端口微波網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用是用做反射計(jì)。如圖１－４所示，六端口微波網(wǎng)絡(luò)逡逑反射計(jì)是由一個無源的六端口微波網(wǎng)絡(luò)和四個功率探測計(jì)（Ｄ３－Ｄ６）組成。可從端口逡逑３、端口邋４、端口邋５和端口邋６的功率讀數(shù)計(jì)算得到待測物的反射參數(shù)。六端口微波網(wǎng)逡逑絡(luò)反射計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于其可以通過諸如功率或者電壓的標(biāo)量的測量來得到所需的反射逡逑參數(shù)；由于不需要相位測量，所以測量也不需要進(jìn)行下變頻等處理。這個優(yōu)良的特性逡逑極大的減少了硬件的花銷和需求，并且也為日后六端口微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新應(yīng)用打下了逡逑基礎(chǔ)。為了對六端口微波網(wǎng)絡(luò)反射計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，對反射計(jì)建立了線性模型，通過校準(zhǔn)逡逑器件可以對該線性模型的未知參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，這個模型也是日后六端口微波網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)逡逑算法的基礎(chǔ)。很快研究人員發(fā)現(xiàn)兩個六端口微波網(wǎng)絡(luò)反射計(jì)串聯(lián)，結(jié)合合適的校準(zhǔn)步逡逑驟，便可以得到任意一個待測兩端口器件的四個散射參數(shù)［１７Ｈ２Ｑ］�；诹丝谖⒉ňW(wǎng)逡逑絡(luò)的兩端口網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本框圖如圖１－５所示。六端口微波網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)分析儀為后續(xù)逡逑的很多應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，比如測定材料特性［２１］，以及其他領(lǐng)域的測量技術(shù)——自適應(yīng)逡逑源和負(fù)載牽引［２２】等應(yīng)用。這些應(yīng)用均直接或間接用到了六端口微波網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)分析儀的逡逑－５邋－逡逑

第一章緒論逡逑環(huán)境等。同時，目前的趨勢一一通信雷達(dá)電子戰(zhàn)一體化系統(tǒng)，亦需要射頻收發(fā)器可對逡逑其兼容，并且希望可以降低體積和成本，以適應(yīng)目前現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要。六端口微波網(wǎng)逡逑絡(luò)技術(shù)收發(fā)器在雷達(dá)和通信方面均有一定的應(yīng)用，并且可以將兩個應(yīng)用相結(jié)合。這為逡逑軍用一體化系統(tǒng)提供了嶄新的方向。目前已經(jīng)有國外的研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行相應(yīng)的基于六逡逑端口微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收發(fā)器的通信雷達(dá)一體化的研究。逡逑

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本文編號：2793866