基于802.11ac标准的射频前端非理想性对系统性能影响的研究

【摘要】现代无线通信技术的发展是为了满足人们对高速通信的要求，使得各种新的应用场景不再受到物理层通信速率的限制。这就要求无线通信系统不断改进其物理层和MAC层协议。具体到WLAN标准，经过十多年的发展，其标准从最初的802.11b不断演进出802.11a/g/n,以及最新802.11ac标准。802.11ac标准之所以能大幅度提高系统通信速率有赖于其更宽的信道带宽，更高阶的调制星座图密度，以及多用户多入多出技术（MU-MIMO）。不考虑MU-MIMO技术的影响，高带宽高阶QAM-OFDM技术能大大提高系统的频谱效率，这是因为相对于单载波调制，OFDM技术利用子载波间的正交性，消除了保护频带，从而能大大提高系统的频谱效率，同时，更高阶星座图使得每个子载波上的符号能携带更多的比特位。但是这样的代价是：首先OFDM系统对系统的相位噪声非常敏感，对本振信号的相位噪声提出了很高要求，同时OFDM结合高阶的QAM调制产生了具有极高峰均比的时域信号，这对系统的线性度提出了很高的要求，由于线性度往往和功耗之间存在折衷，这给功率放大器的设计带来挑战。当前射频集成电路对于集成度以及成本和功耗的考虑，使得直接变频收发机成为收发机结构的主流，然而直接变频结构对IQ两路的失配非常敏感，而OFDM系统同样对IQ失配非常敏感。IQ失配的来源，不仅包括由于本振信号通路上IQ失配引起的，还包括IQ两路频率选择性电路引起的频率选择性失配，通常这部分失配是由IQ两路的低通滤波器失配引起的，这种失配随着信号带宽的更加越来越明显。因此，可以看到由于OFDM和M-QAM调制技术对系统的线性度和相位噪声提出了较高的要求，同时直接变频收发机对系统的匹配度有很高的要求，这给相应的收发机射频前端设计带来极大的挑战。因此，本文针对802.11ac标准搭建了射频基带联合仿真的系统级仿真平台，并结合系统EVM指标对系统的一些关键射频电路模块指标提出设计参考。此项工作的意义在于作为射频和基带的桥梁，给射频前端电路设计师从系统级的高度提供有益的设计指导。
【作者】李震；
【导师】余志平；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，微电子学与固体电子学，2014，硕士
【关键词】802.11ac；EVM；正交频分复用；射频前端非理想性；系统级仿真；

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