動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)射頻技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的不斷增加，頻譜資源變得越來(lái)越緊缺。但是，在現(xiàn)有的頻譜資源固定分配模式下仍存在許多未被充分利用的頻譜資源，造成了頻譜的浪費(fèi)。為了解決這種緊缺與浪費(fèi)之間的矛盾，認(rèn)知無(wú)線電被推到了無(wú)線通信發(fā)展的前沿。作為一種實(shí)用的認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，動(dòng)態(tài)頻譜資源共享技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)空白頻譜并合理地利用它們，從而于系統(tǒng)級(jí)上提高頻譜資源的利用率。射頻子系統(tǒng)作為無(wú)線通信系統(tǒng)必不可少的組成部分，一直是無(wú)線通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。因此，作者結(jié)合

2、國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目：“頻譜資源共享無(wú)線通信系統(tǒng)”的子課題“動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)”，研究應(yīng)用于UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)及其他與認(rèn)知無(wú)線電相關(guān)的射頻技術(shù)。本文的主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下：
　　1.基于軟件無(wú)線電架構(gòu)，提出了應(yīng)用于UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，研制出了用于UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的動(dòng)

3、態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)，能夠同時(shí)完成環(huán)境感知任務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，能夠動(dòng)態(tài)地重構(gòu)而組成連續(xù)的或間隔的8MHz或16MHz亦或24MHz射頻傳輸通道，并成功地用于我國(guó)首個(gè)UHF頻段大規(guī)模的動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)中的接收機(jī)具有以下特征：抗干擾、寬增益動(dòng)態(tài)范圍、高接收靈敏度、高選擇性等；動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)具有以下特征：高線性、寬增益動(dòng)態(tài)范圍等。相關(guān)研宄成果已在MicrowaveandOptical

4、TechnologyLetters發(fā)表，部分研究成果已被IEEETransactionsonIndustrialElectronics接收。
　　2.分析了射頻收發(fā)信機(jī)在UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)共存時(shí)的干擾抑制特性，提出了應(yīng)用于UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)。(a)由于存在不同于一般無(wú)線通信系統(tǒng)的強(qiáng)干擾環(huán)境，本文針對(duì)動(dòng)態(tài)頻譜資源共享網(wǎng)絡(luò)的新應(yīng)用場(chǎng)景，既分析

5、了UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享無(wú)線通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)與廣播電視系統(tǒng)之間的干擾情況，又分析了動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)之間的干擾情況，并提出了相應(yīng)的干擾抑制解決方案，從而保障了整個(gè)射頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。(b)根據(jù)成熟的工程方法，經(jīng)分析推導(dǎo)，提出了動(dòng)態(tài)頻譜資源共享網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用場(chǎng)景下動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)的指標(biāo)要求，如輸入三階截點(diǎn)、相鄰信道抑制度、相鄰信道功率泄露比等。根據(jù)這些指標(biāo)要求，對(duì)UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享無(wú)線通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系

6、統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出了應(yīng)用創(chuàng)新性研究。(c)根據(jù)抗干擾方案和新應(yīng)用場(chǎng)景下的指標(biāo)要求，分析了射頻收發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)的合理性，從而保障了動(dòng)態(tài)可重構(gòu)射頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體體現(xiàn)在接收機(jī)中頻頻率的選擇、關(guān)鍵器件的性能分析與選擇、高選擇性的實(shí)現(xiàn)等方面。相關(guān)研究成果已在《通信學(xué)報(bào)》發(fā)表，部分研究成果已被IEEETransactionsonIndustrialElectronics接收。此外，基于部分研究成果還申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
　　3.基于相鄰信

7、道抑制度等抗干擾要求和小型化需求，提出了一種可用于UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的直接變頻射頻接收機(jī)改進(jìn)方案，該方案中采用了兩個(gè)信道選擇可調(diào)濾波器組，并通過(guò)分析得出了信道選擇可調(diào)濾波器組的性能要求，最后通過(guò)電路實(shí)測(cè)，驗(yàn)證了方案的可行性。傳統(tǒng)的直接變頻射頻接收機(jī)信道選擇僅依賴于模擬基帶濾波器和數(shù)字基帶濾波器，無(wú)法滿足UHF頻段動(dòng)態(tài)頻譜資源共享寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)干擾抑制的要求。所提出的直接變頻射頻接收機(jī)改進(jìn)方案在射頻部分采用了兩

8、個(gè)信道選擇可調(diào)濾波器組，能夠充分地抑制干擾信號(hào)，滿足系統(tǒng)對(duì)干擾抑制的要求。相關(guān)研究成果已在《東南大學(xué)學(xué)報(bào)(英文版)》發(fā)表，而且，基于部分研究成果已獲得了一項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利。此外，基于部分研究成果還申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。
　　4.研制了三種與動(dòng)態(tài)頻譜資源共享技術(shù)相關(guān)的射頻器件。基于缺陷地結(jié)構(gòu)，研制了一種具有寬抑制范圍的寬帶帶通濾波器，相關(guān)研究成果已在2011年IEEEAP-S年會(huì)2011InternationalSymposiumo

9、nAntennasandPropagation發(fā)表。研制了一種高效率高線性的反向Doherty功率放大器，相關(guān)研究成果已在刊物《微波學(xué)報(bào)》和2010年InternationalSymposiumonSignalsSystemsandElectronics發(fā)表。基于缺陷地結(jié)構(gòu)，研制了一種雙頻帶分支線耦合器，相關(guān)研究成果已在刊物MicrowaveandOpticalTechnologyLetters和2008年IEEEMTT-S年會(huì)2008