第二章宽带低噪声VC0的设计 第三章宽带低噪声VCO的设计 本章开始首先从系统角度介绍了VCO的总体设计方案。接着详细阐述了单个VCO电路、输出 与测试Buffer和开关选择阵列的电路拓扑、参数选取与设计要点。然后阐述了VCO的版图设计， 最后对VCO的仿真结果进行了分析。 3．1宽带低噪声VCo总体设计方案 3．1．1宽带VCO的设计方法 本论文所需实现的VCO要求中心频率为2．4GHz，调谐范围为50％以上。如此宽的调谐范围仅 仅靠变容管来实现，需要其具有很陡峭的C．V特性，即需要VCO的增益K。。很大，由此带来严重 的AM．PM转换，恶化相位噪声性能。因此，需要采用开关选择阵列来实现宽带VCO，将本次VCO 的50％的调谐范围划分为几个窄带调谐范围，前提是保证相邻频段有一定的频率重叠范围。 在标准的CMOS工艺中，通过开关选择阵列来实现宽带振荡器主要有三个方法：调谐电容开关 阵列、调谐电感开关阵列和多个窄带压控振荡器组合结构。下面逐一进行介绍。 1)电容切换 电容切换法就是通过电容开关阵列(switched capacitor array,SCA)和一个小变容管来实现宽调 谐范围。如图3．1所示，具有二进制权重的固定电容和MOS开关管构成电容开关支路，由三位开关 控制位S0～S2控制。控制信号决定接入谐振网络的电容数目，电容包括两部分：固定电容C和MOS 开关管构成的开关电容Cd，从而得到离散的频率值。小变容管用以实现频率的微调，调谐范围只需 覆盖两个临近离散频率之间的差值(并有一段重叠区域)即可。对于n位开关控制位，能产生2n个 窄带，对于确定的调谐范围，大大的降低了VCO的增益。 fm“： 图3．1 二进制权重电容开关阵列 以n位开关控制位为例，当开关全部断开，且可变电容为最小电容Cv．rain，振荡频率为最大值 |一= 卜⋯+(2”一l￡。占。J“，， 当开关处于闭合状态，并且变容管为最大电容Cv．。积，振荡频率为最小值fmin： 2l (3．1)

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在无线通信领域，基站协作预编码与接收天线选择是提升系统性能和效率的关键技术。本文主要探讨了一种结合这两种策略的方法，旨在在有效消除小区间干扰的同时，减少移动设备的射频开销。 基站协作预编码是解决多小区系统中小区间干扰问题的一种重要手段。通过协调不同基站的发射信号，可以实现对干扰的有效抑制，从而提高整个系统的频谱效率。预编码技术如零强迫(ZF)和最小均方误差(MMSE)预编码在多输入多输出(MIMO)系统中广泛应用。然而，这些方法通常假设所有基站都有足够的发射功率和接收天线，以充分利用空间自由度。在实际应用中，这样的要求可能导致硬件复杂度和成本过高。 文献中的研究对比了不同的预编码策略，如DPC、ZF和MMSE。尽管DPC在理论上的性能最优，但其实施难度大，因此更实际的选择是次优的预编码技术，如ZF和MMSE。其中，块对角化(BD)预编码被证明在某些情况下能够接近DPC的性能，尤其是在每基站功率受限的情况下。 接收天线选择是一种降低硬件复杂度和成本的有效方法。通过对接收天线进行精心选择，可以在保持系统性能的同时，减少每个移动设备所需的射频链路数量。研究显示，即使只有部分天线参与接收，也能实现与全天线接收相当的频谱效率，特别是在中低信噪比环境下，甚至可能优于全天线接收。 此外，文献还强调了宏分集(macro diversity)在提升系统性能中的作用。宏分集通过利用空间距离带来的信号衰落差异，可以增强信号的稳定性和用户之间的公平性。天线选择结构通过充分利用宏分集，能够使累积分布函数(CDF)曲线更陡峭，从而提高用户服务的公平性，尤其是在中低信噪比条件下。 总结起来，基站协作预编码结合接收天线选择的方法，能够在有效抑制小区间干扰、提高频谱效率的同时，减轻了移动设备的射频开销。这种策略不仅优化了系统性能，还降低了硬件复杂度，对于实现大规模MIMO网络的高效运行具有重要意义。未来的研究方向可能包括如何更智能地选择天线，以及如何在更复杂的网络环境中优化基站协作策略。

3．5版图设计 版图设计是电路设计中非常重要的一个环节，版图设计的好坏直接决定了最终产品能否达到电 路设计者所期望的性能指标。本设计中的版图是基于新加坡特许半导体(Chartered)O．18pm CMOS 工艺库，在Cadence环境下使用Virtuoso设计完成。下文详细阐述了本论文版图设计中关注的要点 以及相关设计方法。 3．5．1 设计规则 1)版图的对称性 由于该VCO采用差分结构，因此版图的对称性非常重要。首先，在单个VCO中，若不能保证 对称性，则差分输出信号的相位会存在偏差，这会给后级电路(Divider)的工作造成不良影响。而 且，根据第二章所述，对称的输出波形可以降低闪烁噪声对相位噪声的影响。 输出Buffer、电流镜等电路中也同样要注重对称性的设计。尽管一些失配不可避免，但如果不 充分注意版图中的对称性，就可能产生大的失调电压。且对称性设计还可以抑制共模噪声和偶次非 线性效应121J。 版图匹配性设计主要考虑以下六方面原则14纠： a)结构相同。有源器件、电阻、电容、电感相互匹配时，其电路结构及工艺都需要相同。 b)等温线相同。器件的参数很多是对温度敏感的，所以匹配器件必须有相同的本地温度。大功 率器件会在芯片内作为一个热源散发热量，所以版图设计时尤其要注意将需要匹配的器件放在大功 率器件的等温线上。 c)尺寸形状相同。对于电阻版图设计而言，两个要求匹配的电阻需要采用相同的宽长比以及方 块数，如果电阻有拐角的话，就需要具有相同的拐角数，相同的每一段尺寸。对于MoS管版图设 计而言，可以将它们设计成具有不同并联数目的两个管子来得到一个比较精确的比值。 d)采用共质心结构。质心可以简单地理解为质量均匀点，共质心布局可以减小工艺上的随机误 差。 e)方向相同。由于各向异性的工艺步骤会引起工艺参数的不对称性，同时硅衬底本身也具有各 向异性的特性，因此，匹配器件采用方向相同的布局可以减小工艺带来的各项异性问题。 f)周边环境相同。通过添加虚拟器件可以使有用器件工作环境相同，可避免由于工作环境不同 导致的失配。 2)寄生效应 模拟集成电路设计中，寄生参数对电路性能会有较大的影响，在高频下尤其明显。因此，在版 图设计中，应尽量减小寄生效应。 在VCO的版图设计中，通常重点关注与谐振回路相关的部分。首先来看交叉耦合管。晶体管 多晶硅栅的电导率远低于铝线，因此多晶硅栅的寄牛电阻往往不能忽略。如果栅电阻较大，就相当 于在电路中加入了一个噪声源，这会恶化电路的噪声性能。采用折叠结构可以改善这种情况。如图 3．15所示，(a)图为一个宽长比为W／L的大尺寸MOS管，假设栅电阻为2R。(b)图中用两个宽长比 为W／2L的MOS并联来替代它，那么栅电阻就变成两个R的并联，即R／2，相差4倍。折叠式结构 还可以减小源／漏区与衬底之间的结电容。对于图3-15(a)qb晶体管，有 C肋=Css=WEC，+2(W+E)Cj． (3．10) 其中Cj是与结底部相关的下极板单位面积电容，Cj洲是由于结周边引起的侧壁单位长度电容。 对于图3．15(b)有 形 矽 c脚=二三■EC，+2(三■+e)c胁 z z (3．11) 31

在发射器和接收器处采用多个天线将探索额外的空间资源，以利用空分多址（SDMA）技术在系统吞吐量中提供可观的收益。 最佳多用户MIMO线性预编码被认为是多用户MIMO研究领域的关键问题。 在这种多用户系统中的挑战是设计预编码向量以最大化系统容量。 提出了一种基于粒子群算法的带LMMSE检测的最优多用户MIMO线性预编码方案。 所提出的方案旨在通过线性预编码和线性检测来最大化多用户MIMO系统的系统容量。 本文探讨了一种简化的函数来解决最优问题。 采用粒子群优化算法，可以根据简化函数容易地找到最优线性预编码向量。 与基于信道块对角化方法的多用户MIMO线性预编码方案相比，该方案提供了显着的性能改进。

应用背景波束成形是MIMO 关键技术之一。多用户MIMO 系统中存在多用户干扰和多天线干扰，波束成形技术能有效抑制此类干扰，在信道中同时传播多路并行数据流，实现分集增益和复用增益。本代码用于测试多用户MIMO通信系统中各种波束成型预编码合速率、误码率性能比较。关键技术 多用户MIMO通信系统中各种波束成型预编码算法合速率、误码率性能比较。我们研究了多种经典的波束成形方法，包括奇异值分解（Singular value decomposition, SVD）、块对角化（Block diagonalization, BD)、迫零（Zero forcing,ZF ）、匹配滤波（ Matched filtering, MF ）、最大化信泄噪比（ Maximum signal-to-leakage-and-noise, Max-SLNR ） 和最小化均方误差（ Minimum mean-squared error, MMSE）。通过仿真，我们得出结论：在传统的多用户MIMO系统下， 采用各种波束成形方法的和速率性能优劣排序如下：SVD>Max-SLNR>MMSE>BD>ZF>MF。

分布式无线通信系统中协同传输预编码方法研究，杨军，张正孝，提出了一种分布式无线通信系统中协同传输联合预编码方法，以改善小区用户因信道质量恶化导致系统接收性能下降的问题。在该方法中

天线选择代码matlab MIMO最佳预编码器选择 这是用于仿真的MATLAB代码。 具有最大似然检测的空间复用多输入多输出系统的最佳预编码器选择：利用球面解码的概念 摘要：本文提出了一种在接收器处具有最大似然检测的空间多路复用（SM）多输入多输出（MIMO）系统中用于优化预编码器选择的高效计算实现技术。 先前为次优的预编码器选择开发的技术基于预编码器自由距离的下限以减少处理时间。 然而，当空间流的数量接近接收天线的数量时，这些技术的使用导致错误性能的显着下降。 同时，为了达到最佳性能，可以采用传统的最佳预编码器选择技术。 但是，由于穷举搜索，处理时间较长。 因此，在本文中，我们提出了一种预编码器选择技术，该技术可保持最佳性能，而不会像传统的最佳预编码器选择那样花费大量的处理时间。 可以通过以下方式减少处理时间：（1）利用正交幅度调制（QAM）星座图的对称结构，从而减少了搜索空间； （2）采用球形解码（SD）的概念； （3）取消SD的最后阶段； （4）以选择性的方式执行类似SD的处理。 通过仿真确定了所提技术实现的最佳性能和处理时间的减少。 执照 该软件根据以下引用获得许可。 延世大学

码字个数、阶和天线端口数之间的关系; LTE物理层几个基本概念的定义和相互关系

数字光栅投影测量系统中存在的gamma失真现象会带来明显的测量误差。提出了一种基于投影光栅预编码的gamma校正技术，通过对投影光栅引入一个预编码值，将经过预编码调制后的投影光栅用于测量，极大地削弱了由gamma失真现象带来的影响，提高了测量精度。实验验证了该方法的有效性，将该gamma校正技术用于传统的相移算法。采用该方法求得的预编码值，对相移算法的投影正弦光栅进行预编码调制，调制后的相移算法精度得到极大提高。与已有的基于投影光栅预编码的gamma校正技术相比，所提方法简单且有效。