OFDM超宽带3.1-4.8GHz CMOS射频收发机设计

本文介绍一种应用于3.1-4.8GHz 多频带正交频分复用超宽带系统的CMOS射频收发机芯片的设计和实现。射频收发机采用零中频结构,主要模块包括：增益可控的宽带低噪声放大器、正交跨导复用下变频混频器、5阶Gm-C切比雪夫低通滤波器及可变增益放大器;采用多项滤波器进行边带杂散抑制的快速跳变频率综合器;宽带线性上变频正交调制器、片内有源双转单电路及输出可变增益放大器。芯片测试结果表明,接收机最大能够获得68dB的电压增益,其中42dB为可变增益,增益步长为6dB;在三个子带内的噪声系数为5.5~8.8dB;带内IIP3和带外IIP3不低于-4dBm和9dBm;发射机能够提供-10.7~-3dBm的输出功率,7.7dB的增益可控;输出1dB压缩点不低于-7.7dBm;发射信号边带抑制为32.4dBc,载波泄漏抑制可达31.1dBc;频率综合器的快速跳边时间低于2.05nS。芯片采用Jazz 0.18μm射频CMOS工艺流片,包括ESD防护PAD在内芯片总面积为6.1mm2;在1.8V的电源电压下,整个芯片的工作电流为221mA (RX+TX+SYN+Buffers）。     

一种用于3.1–4.8GHz MB-OFDM 超宽带系统的CMOS接收机

本文介绍一种应用于3.1-4.8GHz 多频带正交频分复用超宽带系统的全集成全差分CMOS接收机芯片。在接收机射频前端中应用了一种增益可变的低噪声放大器和合并结构的正交混频器。在I/Q中频通路中则集成了5阶Gm-C结构的有源低通滤波器以及可变增益放大器。芯片通过Jazz 0.18μm RF CMOS工艺流片,含ESD保护电路。该接收机最大电压增益为65dB,增益可调范围为45dB,步长6dB;接收机在3个频段的平均噪声系数为6.4-8.8dB,带内输入三阶交调量(IIP3)为-5.1dBm。芯片面积为2.3平方毫米,在1.8V电压下,包括测试缓冲电路和数字模块在内的总电流为110mA。     

一种双模式 6-9 GHz 正交频分复用超宽带发射机

本文设计了一个全集成双模式 6-9 GHz 多带正交频分复用超宽带发射机,兼容 WiMedia 和中国标准。所设计的发射机主要包括：双模式的低通滤波器,上混频器,两级功率放大器以及一个用于产生本振信号的高频宽带频率除法器。 测试结果表明,此发射机在 6-8.7 GHz范围内的增益平坦度小于 1.5,而在 6-9 GHz范围内增加到 2.8 dB; 输出三阶交调量约为 13.2 dBm;输出 1dB 压缩点约为 2.8 dBm; 载波泄漏和边带抑制比分别为 -35dBc 和 -38 dBc。 本芯片采用 TSMC 0.13 μm 射频 CMOS 工艺制造,面积为 1.6 mm1.3 mm。在 1.2 V 电源电压下核心电路消耗电流为 46 mA。     

一种通用的OFDM发射机设计

正交频分复用（OFDM）系统参数众多,设计灵活,可以根据不同用途、信道环境以及接收机的性能等,设计出很多不同的OFDM系统。针对此问题,提出了一种通用的基于训练序列的OFDM发射机设计方案。从性能的角度出发,设计了OFDM符号结构和传输帧结构,并重点分析了OFDM数字基带调制模块的组成,最终在Xilinx开发板上实现了该方案,并获得了OFDM各模块的仿真时序图、OFDM射频信号频谱和误比特率图。研究结果表明,该方案频谱利用率高,复杂度低,通用性好。     

3.1～10.6 GHz CMOS超宽带低噪声放大器设计

本文给出了一个低电压、低功耗增益连续可调CMOS超宽带低噪声放大器(Ultra-wideband Low Noise Amplifier,UWB LNA)设计。在0.85V工作电压下放大器的直流功耗约为10mW。在3.1～10.6GHz的超宽带频段内,增益S21为14±0.4dB,且随控制电压VC连续可调。输入、输出阻抗匹配S11、S22均低于-10dB,噪声系数(NF)最小值为3.3dB。设计采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺完成。     

MB—OFDM超宽带系统信道估计研究

MB-OFDM（多带正交频分复用）超宽带技术正越来越受到人们的关注,而信道估计是通信领域的一个研究热点,是进行相关检测,解调,均衡的基础。文章介绍了基于导频信道估计的基本方法,主要研究了LS（最小平方误差）估计、和MMSE（线性最小均方误差）估计,并提出应用神经网络进行信道估计。通过对几种方法的仿真分析给出了适用于MB-OFDM的信道估计方法。     

A 3.1-4.8 GHz transmitter with a high frequency divider in 0.18μm CMOS for OFDM-UWB

A fully integrated low power RF transmitter for a WiMedia 3.1-4.8 GHz multiband orthogonal frequency division multiplexing ultra-wideband system is presented. With a separate transconductance stage, the quadrature up-conversion modulator achieves high linearity with low supply voltage. The co-design of different resonant frequencies of the modulator and the differential to single （D2S） converter ensures in-band gain flatness. By means of a series inductor peaking technique, the D2S converter obtains 9 dB more gain without extra power consumption. A divided-by-2 divider is used for carrier signal generation. The measurement results show an output power between -10.7 and -3.1 dBm with 7.6 dB control range, an OIP3 up to 12 dBm, a sideband rejection of 35 dBc and a carrier rejection of 30 dBc. The ESD protected chip is fabricated in the Jazz 0.18μm RF CMOS process with an area of 1.74 mm^2 and only consumes 32 mA current （at 1.8 V） including the test associated parts.     

一种用于五频带的MB-OFDM超宽带的6至9GHz的CMOS频率综合器

本论文设计了一个超宽带频率综合器。该频率综合器通过采用两个锁相环和一个单边带混频器产生了6至9GHz内的五个频带中心频率,频带之间的跳频时间小于3纳秒。文中提出了一个高线性度的二选一多路选择器,一个宽带的单边带混频器和一个正交压控振荡器。此外,版图也做了一些特殊考虑。该频率综合器采用0.18微米CMOS工艺实现,在1.5V至1.8V电源电压下消耗40mA电流,测试结果显示10MHz频偏处的相位噪声为-128dBc/Hz,在7.656GHz频带处的边带抑制为-22dBc。     

超宽带系统数字基带处理器设计

本文研究基于多带－正交频分复用（MB-OFDM）技术超宽带系统的数字基带处理器设计。该数字基带处理器采用可配置多通路流水线结构实现高达480Mbps的数据率以及从53．3Mbps到480Mbps的多数据率模式。本文采用SMIC0．13um标准CMOS工艺进行芯片设计,芯片核心面积为5mm^2。设计的基带系统在典型室内多径信道环境下（CM1-CM4）进行了仿真验证,综合考虑多径衰落、加性高斯白噪声、以及±50ppm的载波频偏、采样频偏。仿真结果验证了系统的可行性和可靠性。     

OFDM发射机设计与FPGA实现

为使OFDM(正交频分复用)技术在宽带无线通信中得到实际运用,提出了基于IEEE 802.11a协议的OFDM发射机的设计方案及关键技术的实现方法。在设计中采用自顶向下的设计思想,通过数字锁相环、乒乓RAM(随机存储器)等方式提高系统运行的可靠性。并利用Altera公司的Cyclone IV E系列FPGA(现场可编程门阵列)器件的特点和灵活的IP Core(知识产权核)功能,实现了OFDM发射机的设计。在Modelsim环境下的仿真结果证明了该设计的有效性,且占用的资源少。     

3～5 GHz超宽带无电感CMOS低噪声放大器设计

基于TSMC O.18μm RFCMOS工艺设计了一种无电感并联负反馈的超宽带低噪声放大器(LNA).在3～5 GHz工作频率范围内,电阻电流复用技术为整体电路提供自偏置,使其在足够的带宽范围内均可实现较高增益;同时噪声相消技术又可消除部分沟道热噪声,在很大程度上降低了放大器的噪声系数,由仿真结果可以看到:LNA在3～5 GHz内实现了良好输入输出匹配和较好的线性度,同时得到了较好的电压增益和噪声性能;并且其在整个频带范围内增益达到11～13.9 dB,噪声系数小于4.6 dB.整个设计最大的优点是没有用到片上电感,使得芯片面积大大缩小,这对商业应用具有极大的吸引力。     

一种用于分群OFDM超宽带网络的功率分配新算法

提出了一种用于分群OFDM超宽带网络的功率分配新算法。该算法在保证总通信容量最大的同时,为每个群分配一个特定的功率,使当前子频带的通信容量最大。理论分析和仿真结果表明,该功率分配算法具有良好的性能和相对较低的复杂度,在高速率数据传输中有着良好的应用前景。     

3～10 GHz CMOS低功耗UWB频率合成器

提出一种新的超宽带频率合成器结构.该频率合成器可以产生MB-OFDM UWB系统定义的所有14个UWB子带的中心频率.分析了MB-OFDM UWB频率合成器中的杂散频率,提出一种新的Q值增强滤波网络,以抑制其输出信号中的杂散.ADS仿真表明,在TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺下,该频率合成器的杂散频率抑制能力超过30 dBc;在1.8 V电源电压下,电路的电流消耗为65 mA.     

一种基于OFDM UWB接收机的CMOS下变频混频器

设计了基于正交频分复用(OFDM)超宽带(UWB)系统的下变频混频器(Mixer),并采用0.18μm RF CMOS工艺,通过一种不同于传统Gilbert结构的新颖的双平衡结构来实现,以降低本振大信号对输出中频端的噪声贡献和干扰,降低混频器的静态直流功耗等.测试结果表明:在4～252MHz的中频范围内,转换增益大于2.5～7.8dB,线性度IIP3大于3.3dBm,噪声系数为22.5～26dB,各端口间隔离度均在约-50dB,在1.8V电压下消耗总电流约为8mA.     

一种基于OFDM UWB接收机的CMOS下变频混频器

设计了基于正交频分复用(OFDM)超宽带(UWB)系统的下变频混频器(Mixer),并采用0.18μm RF CMOS工艺,通过一种不同于传统Gilbert结构的新颖的双平衡结构来实现,以降低本振大信号对输出中频端的噪声贡献和干扰,降低混频器的静态直流功耗等.测试结果表明:在4～252MHz的中频范围内,转换增益大于2.5～7.8dB,线性度IIP3大于3.3dBm,噪声系数为22.5～26dB,各端口间隔离度均在约-50dB,在1.8V电压下消耗总电流约为8mA.     

0.18μm CMOS 3.1-10.6GHz超宽带低噪声放大器设计

介绍了一种基于0.18μm CMOS工艺、适用于超宽带无线通信系统接收前端的低噪声放大器.在3.1～10.6GHz的频带范围内对它仿真获得如下结果:最高增益12dB;增益波动小于2dB;输入端口反射系数S11小于-10dB;输出端口反射系数S22小于-15dB;噪声系数NF小于4.6dB.采用1.5V电源供电,功耗为10.5mW.与近期公开发表的超宽带低噪声放大器仿真结果相比较,本电路结构具有工作带宽大、功耗低、输入匹配电路简单的优点.     

高速无线通信中的正交多载波调制技术OFDM

本文介绍了无线信道的特征,进而引出多载波调制技术,着重介绍了正交频分复用(OFDM)的原理,优缺点及其在无线通信中的广泛应用。     

OFDM技术及其在无线信道中应用

简述了正交频分复用技术的发展及特点,论述了其原理及实现方法,构建了OFDM系统的实现框图,并将其应用到无线信道中。理论上得到频域均衡单载波系统复杂度和性能与多载波系统相当,且可以与多载波系统共存的结论,已被IEEE 802.16建议在宽带无线接入中采用。     

OFDM中的混合QAM-TCM设计与实现

在高速率的OFDM设计中,MQAM-TCM调制已被广泛采用。本文提出了一种适用于OFDM的混合 QAM-TCM设计,并对两种不同的实现方案与MQAM-TCM进行了仿真比较,结果表明混合QAM-TCM的性能优于 MQAM-TCM。     

一种简单的脉冲OFDM超宽带解调方法

设计了一种简单的POFDM接收解调方案,充分利用了系统的频率分集能力,对方案的仿真计算结果证实了这种方法的有效性.