感知信息辅助毫米波系统中的鲁棒收发机设计

感知辅助通信作为通信感知一体化技术的重要分支,通过利用大量的传感器数据,为毫米波信道环境特征的估计提供帮助。但是,受传感器精度的限制,在利用陀螺仪等传感器获取信道传播路径角度信息的过程中会存在一定的测量误差,进而导致波束方向的偏差以及通信性能的损失。针对感知信息的误差问题,提出了鲁棒收发机设计方案。首先针对静止与移动场景分别建立了角度测量误差与毫米波几何信道模型的关系;随后通过求解最大化频谱效率,得到了模拟波束赋形下的鲁棒收发机设计方案;最后通过二阶泰勒展开,给出了利用角度误差统计信息修正的鲁棒收发机闭式表达式。仿真结果表明,相比于直接使用角度信息观测值设计的收发机,所提鲁棒收发机设计能有效地减小因传感信息误差造成的频谱效率性能损失。在误差较大的情况下,能获得更好的性能。

基于分段序列联合学习网络的光收发机IQ损伤监测

光收发机同相/正交损伤监测是光通信系统实现可靠传输不可或缺的技术。提出了分段序列联合学习网络来监测相干光收发机中的IQ损伤。SSLN通过处理分析经DSP处理后的接收信号,找到数据中隐含的发射机(Tx)IQ损伤特征和接收机(Rx)的IQ损伤特征,建立映射关系。对100 km标准单模光纤上的100-Gbaud QPSK/64QAM信号传输进行了数值模拟,以评估SSLN的性能。数值模拟结果表明,当多个损伤同时存在时,所提出的SSLN能够准确有效地监测Tx和Rx的IQ损伤。

CMOS无线体域网收发机集成电路滤波方法研究

电流波动是在电路中经常会遇到的问题,特别是在移动设备和传感器等应用中,电路的稳定性对设备运行的稳定性和可靠性有直接的影响。为了更好的降低电流波动,提出CMOS无线体域网收发机集成电路滤波仿真。构建互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)无线体域网收发机集成电路模型,通过分离集成电路中有功和无功电流的方法检测电路谐波,根据谐波特点实现滤波器的设计;基于滤波器设计原理、截止频率范围、范数、负荷容量以及稳定性,完成滤波器的设计,达到集成电流滤波仿真的目的。实验结果表明,所提方法对于CMOS无线体域网收发机集成电路中的电流波动滤波效果好。

基于FPGA和单片机的数字中频收发机设计

针对不用硬件平台的无线通信系统之间互通性和兼容性差的问题,提出一种基于软件无线电思想的数字中频收发机硬件平台设计方案。首先研究数字中频收发机工作原理,设计一种以即现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)和单片机为固定硬件平台的数字中频收发机,并采用软件无线电技术,提高数字信号处理的灵活性,然后以FPGA为核心实现数字信号处理(digital signal processing, DSP)的功能架构,包括数字下变频、快速傅氏变换(fast Fourier transformation, FFT)计算、插值与抽取等功能,最后研究了其中的模数转换(analog digital converter, ADC)和数模转换(digital analog convert, DAC)外围电路组成、单片机的时钟设计和SPI通信等。测试结果表明该平台集成度较高,具有很好的开放性和灵活性,为数字中频收发机的硬件设计提供新思路。

基于MMSE准则的MIMO多中继系统线性收发机设计

本文以放大转发MIMO多中继系统为研究对象,研究其联合线性收发机的优化设计问题,其基本思想是在中继的总发射功率约束下,最小化系统的均方误差(MSE).为降低系统复杂度,本文首先引入了乘积矩阵的奇异值分解,把收发机的设计简化为以奇异值向量和酉矩阵为优化变量的优化问题;接着利用变量替换并引入罚项,将简化后的问题转化成只有酉矩阵约束的优化问题.在此基础上,通过引入替换变量的欧氏梯度,设计了新的黎曼欧氏最陡下降算法,从而有效地处理酉矩阵约束.仿真结果表明,与传统的设计方法相比,本文提出的方案性能最优,最接近MSE下界.

一种适用于IEEE802.15.4(ZigBee)标准的2.4GHz CMOS射频收发机设计

本文提出了一种适用于IEEE 802.15.4标准的2.4GHz免认证ISM频段的全集成CMOS射频收发机.接收机采用低中频结构以降低功耗、提高灵敏度,发射机则采用直接上变频结构以降低设计复杂度和功耗.芯片采用0.18μm 1P4M CMOS工艺以及MIM电容制造,供电电压1.8V.测试结果显示,在误包率为1%时,接收机灵敏度达到了-97d Bm,发射机输出至100Ω差分天线端口的最大输出功率为+3d Bm.接收模式和发射模式下的电流功耗分别为17m A和19m A,芯片面积3.3mm×2.8mm.

多功能水声收发机的设计与实现

基于长基线水下航行器定位导航系统的工作原理,设计并实现了一套可独立完成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数据传输控制等多功能的水声收发机,论述了水声收发机中信号检测、时延估计等信号处理关键技术,介绍了软、硬件设计思想和实施方案,并给出了该套系统经过模拟器、湖试和海试的试验结果。试验结果表明,该系统性能可靠、功能完善,具有一定的工程应用价值。

一种极低功耗无线唤醒收发机设计

在无线传感网中,接收机往往处于随时准备接收信息状态,因此节能是一个重要问题.该文提出一种降低功耗的硬件结构和软件协议联合优化策略,分析了无线收发机节能的关键因素,提出一种简易实用的无线唤醒通信协议,设计了一种低功耗无线收发机.实测结果表明,所设计的无线接收机功耗比传统设备降低10倍以上,达到了实用要求.

自差收发机的电磁兼容性分析

根据自差机电路是一个带有收发天线和检波电路的 LC振荡器这一基本认识出发 ,从振荡的平衡与稳定的角度 ,分别研究了单个或多个无源反射体、有源电磁装备和相邻引信的发射信号对自差机所形成的干扰信号以及自差机对这些信号的响应 ,为多普勒无线电引信提高电磁兼容性能 ,采取技术措施提供理论依据。

用于蓝牙收发机的低电压CMOS Gilbert混频器(英文)

对已报道的 Gilbert混频器工作在低电压时存在的问题进行了分析 ,在此基础上 ,描述了利用改进的低电压设计技术 ,用于 2 .4 GHz蓝牙收发机的上混频器 /下混频器的设计 .利用适用于低电压工作的负反馈与电流镜技术提高上混频器的线性度 ;而通过采用折叠级联输出 ,增加了低电压时下混频器的设计自由度 ,从而降低了噪声 ,提高了转换增益 .基于 0 .35μm CMOS工艺技术 ,在 2 V电源电压下 ,对电路进行了仿真 .结果表明 :上混频器消耗的电流为 3m A,输入三阶截距点达到 2 0 d Bm ,输出的信号幅度为 87m V;下混频器消耗的电流为 3.5 m A,得到的转换增益是 2 0 d B,输入参考噪声电压是 6 .5 n V/ Hz,输入三阶截距点为 4 .4 d Bm.

频率选择性信道下的MIMO收发机联合设计

研究了频率选择性信道下非块传输多天线系统的线性空间收发机联合设计问题,提出了基于最小均方误差准则(MMSE)的联合最优收发算法。为了避免MMSE算法所需要的收发机迭代计算,还给定MMSE接收机、提出了一种低复杂度的串行搜索迫零(ZF-SS)发射预编码,它能够采用多天线提供的空间资源减小或消除多径信道带来的符号间干扰。仿真分析表明,MMSE算法和ZF-SS算法在高信噪比下的性能明显优于现有的基于特征值的波束形成算法。

相关信道下多用户MIMO系统联合收发机设计

采用块对角化算法的多用户MIMO系统,当用户信道矩阵的行向量之间存在强相关性时,系统容量急剧下降,针对这一缺点,讨论了两种衡量用户信道矩阵行向量间相关性大小的参量,提出一种联合收发机设计的方案.该方案的发射端基于块对角化算法,接收端采用去相关后处理算法,克服了用户信道之间相关性对系统容量的严重影响.仿真结果表明,随着用户信道之间相关性的增加,系统容量没有任何下降,有效地改善了相关信道下多用户MIMO系统的性能.

用于2.4GHz无线局域网收发机的CMOS混频器(英文)

描述了采用 CMOS工艺技术 ,用于 2 .4GHz无线局域网收发机的上变频器 /下变频器的实现 .由于采用 class-AB类工作模式的输入级 ,该下变频器具有很高的线性度 .同时 ,该输入级也完成了输入阻抗匹配和单端信号到差分信号的转换功能 .它们采用 0 .18μm CMOS工艺实现 .为了说明它们的性能 ,文中给出了每个模块的测试结果 .

多用户MIMO下行链路线性收发机设计

该文提出一种以最小化系统总均方误差(Sun MSE)为准则,迭代设计线性收发机的方案。该方案通过对接收机的改进设计,能够有效地避免传统MMSE设计过程中出现的拉格朗日乘子不易计算的缺点,大大降低设计复杂度。由于拉格朗日乘子有解析解,发射预编码矩阵也有闭式解,并且可以通过定点迭代算法有效解出。收端的接收机也不用基站下发,只要各自采用MMSE均衡即可。仿真结果证明该方法的有效性。

基于FPGA的通用异步收发机的设计

阐述了通用异步收发机(UART)异步串行通信原理,介绍了实现UART异步串行通信的硬件接口电路及各部分硬件模块,同时还介绍了用硬件描述语言Verilog来开发UART通信接口电路模块的方法.研究基于Verilog语言,结合有限状态机的设计方法来实现UART,将其核心功能集成到现场可编程门阵列(FPGA)上,使其整体设计紧凑、小巧,实现的UART功能稳定、可靠;同时,与其他设计方法相比较,利用有限状态机的方法具有结构模式直观简单,设计流程短,程序层次分明,易综合,可靠性高等优点,这种方法必将在电子设计自动化(EDA)技术中发挥重要作用.

MIMO中继系统中基于失真信道的联合收发机设计

在MIMO中继系统中,基于完全信道状态信息的基站、中继节点和终端联合收发机设计方案能够改善系统的误比特率性能,在放大转发(AF)中继的基础上提出了一种基于不完全信道状态信息的联合收发机设计方案。新方案在基站和中继节点的功率都受限条件下,将信道估计误差建模为高斯随机变量,以最小均方误差(MMSE)为准则,采用迭代算法,得到了基站预编码矩阵、中继转发矩阵和终端解码矩阵。该方案与不考虑信道估计误差的方案相比,能够有效地改善系统的均方误差和误比特率性能。

基于非理想信道状态信息的最小化均方误差非线性收发机设计

在多输入多输出系统中,当收发端已知非理想信道状态信息时,提出了一种基于最小化均方误差准则的非线性收发机设计方法,其结构基于汤姆林森-哈拉希玛预编码(THP).首先研究了收发信号的均方误差表达式,并将其转换为预编码矩阵的函数;然后,通过最优化及矩阵论方法最小化均方误差的下界,求解最优预编码矩阵以及下界的闭式解,进而获得整个非线性收发机矩阵.仿真结果表明,该方法性能优于现有的线性收发机设计和经典的THP收发机设计.

基于FPGA+DSP的数字中频收发机的设计

基于数字下/上变频的原理,以FPGA+DSP为核心提出了一种高性能数字中频收发机的实现方案。首先阐述了直接数字下变频和数字上变频的实现原理,提出了延时校正滤波器的设计方法和滤波系数。之后探讨了模数转换器采样电路、数字下/上变频的FPGA设计逻辑、DSP数据读写和处理流程、数模转换器转换及滤波电路的实现方法。最后对实际系统进行了回环测试,测试结果表明该系统具有良好的实时性。

应用于IEEE802.11b无线局域网系统的2.4GHzCMOS单片收发机射频前端(英文)

实现了一个应用于IEEE802.11b无线局域网系统的2.4GHzCMOS单片收发机射频前端,它的接收机和发射机都采用了性能优良的超外差结构.该射频前端由五个模块组成:低噪声放大器、下变频器、上变频器、末前级和LO缓冲器.除了下变频器的输出采用了开漏级输出外,各模块的输入、输出端都在片匹配到50Ω.该射频前端已经采用0.18μmCMOS工艺实现.当低噪声放大器和下变频器直接级联时,测量到的噪声系数约为5.2dB,功率增益为12.5dB,输入1dB压缩点约为-18dBm,输入三阶交调点约为-7dBm.当上变频器和末前级直接级联时,测量到的噪声系数约为12.4dB,功率增益约为23.8dB,输出1dB压缩点约为1.5dBm,输出三阶交调点约为16dBm.接收机射频前端和发射机射频前端都采用1.8V电源,消耗的电流分别为13.6和27.6mA.

基于GC5016的短波收发机数字上下变频设计

鉴于传统中频数字化短波收发机性能及复杂度受模拟前端电路制约,介绍了射频直接低通采样的数字化处理方案,其中GC5016用于数字上下变频,重点对GC5016中的级联积分梳状滤波器(CIC)和可编程有限冲激响应滤波器(PFIR)的联合设计进行了仿真研究和硬件验证。该数字上下变频的带外抑制达100 dB,带内平坦度控制在0.1 dB,完全满足射频数字化收发机的设计要求。