автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование и разработка универсального радиочастотного тракта приемника сотовой связи

/

МАКАРОВ Евгений Валерьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО РАДИОЧАСТОТНОГО ТРАКТА ПРИЁМНИКА СОТОВОЙ СВЯЗИ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства

телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических паук

1 о озз г::]

Москва, 2010

4854005

Работа выполнена па кафедре радиопередающих устройств Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

ПЕСТРЯКОВ Александр Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

КУЛЕШОВ Валентин Николаевич

кандидат технических наук, доцент, ЛОГВИНОВ Василий Васильевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие Научно-исследовательский институт радио (ФГУП НИИР)

Защита состоится «17» февраля 2011 г. в 15 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Д 219.001.01 при МТУСИ по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а, ауд. А-448.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ Автореферат разослан « » _ ¿У 20/У г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских работ Д219.001.01 к.т.и., доцент

Р.Ю.Ивашошкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Развитие цифровых систем мобильной радиосвязи является одной из главных составляющих мирового прогресса в сфере телекоммуникаций. С каждым годом темпы развития данного вида связи увеличиваются. На текущий момент широкое распространение среди стандартов мобильной связи в России получили системы второго поколения GSM и CDMA, системы третьего поколения UMTS, WCDMA. Выданы разрешения па развертывания систем четвертого поколения LTE, и в некоторых регионах такие сети запущены в эксплуатацию в тестовом режиме.

На фоне таких быстрых темпов развития отрасли связи интенсивно совершенствуются и мобильные терминалы. Современный мобильный терминал представляет собой сложное техническое устройство, работа которого ориентирована не только на обеспечение абонента голосовой связью, но и на работу в сетях передачи данных, обработку мультимедийного контента. В состав современного абонентского оборудования зачастую помимо трактов обработки сигналов мобильной связи, входят и блоки для обработки сигналов систем беспроводной связи Bluetooth, систем широкополосного доступа Wi-Fi и WiMAX.

Таким образом, современный терминал должен поддерживать не только работу максимального количества стандартов связи, по и обслуживать максимальное количество частотных диапазонов, закрепленных за каждым из этих стандартов в различных регионах мира. Такое требование продиктовано необходимостью обеспечения всем спектром услуг абонентов, обладающих в последнее время высокой мобильностью, в сетях роуминговых партнеров без замены абонентского оборудования.

Увеличение количества трактов обработки сигналов в современном абонентском терминале ведет к неизбежному росту энергопотребления, а также к увеличению количества аналоговых компонентов па печатной плате и, как следствие, к увеличению массогабаритиых параметров устройства.

Учитывая вышеизложенные факты, весьма актуальными становятся задачи снижения массогабаритиых характеристик и энергопотребления трактов мобильного терминала от питающего элемента для увеличения времени непрерывной работы всего устройства без подзарядки.

Перечисленные задачи могут быть отчасти решены путём создания универсального (в смысле возможности поддержания нескольких частотных диапазонов и нескольких стандартов мобильной связи, а по возможности и стандартов беспроводных сетей и сетей широкополосного доступа) радиоприемного тракта с пониженным энергопотреблением и минимальными массогабаритными показателями. Для этого необходима реализация широкополосного тракта с совмещенной обработкой сигнала в максимально возможном количестве общих узлов. Построение таких трактов немыслимо без всестороннего анализа влияния характеристик всех функциональных

е-

узлов радиотракта на помехоустойчивость приёмника в целом для всех типов сигналов, используемых в мобильной связи.

Данной проблематике было посвящено огромное количество работ. В частности, можно выделить работы следующих отечественных авторов: Рыжкова A.B., Рыбинского С.Ю., Иванкович М.В., в которых был проведен анализ влияния шумов узлов схемы синтезаторов частот для различных типов модуляции на помехоустойчивость приёмного тракта. Из зарубежных авторов можно выделить работы таких ученых, таких как: Малм Б. (Malm В.) и Линдофф П. (Lindoff Р.). В их работах исследовалось влияние смещения постоянной составляющей в приёмниках прямого преобразования для сигналов с QPSK и 8-PSK модуляцией. Однако многие вопросы остались неисследованными. В частности: зависимости влияния смещения постоянной составляющей, фазовых шумов, разбалансов амплитуд и фаз, а также характеристик канальных фильтров, частоты дискретизации, числа уровней квантования и т.п. в приёмнике прямого преобразования на качество приёма реальных сигналов с различными типами модуляции, используемыми в современных системах мобильной связи. Структура таких сигналов далека от классических типов модуляции, анализу которых чаще всего посвящаются известные классические работы Котелышкова В.А, Харкевича A.A., Шепона К., Скляра Б., Феера К. и Прокиса Д. В более современных работах Шломы A.M., Крейнделина В.Б. и ряда других авторов рассматриваются вопросы синтеза и анализа алгоритмов квазиоптимальной обработки (обычно, цифровой) более сложных сигналов современных систем мобильной связи. Вопросы схемотехнического построения и реализации широкополосных РЧ устройств нашли широкое освещение в работах таких иностранных специалистов как: Бехзад Разави (Razavi В.), Хусейн Хашеми (Hossein Hashemi). Однако в данных работах проводится анализ реализации только отдельных широкополосных узлов тракта приёма без окончательного вывода возможности реализации самого универсального (многостандартного и многодиапазоиного) тракта с помощью предлагаемых в их работах схемотехнических решений. Особое внимание заслуживают работы, посвященные рассмотрению вопроса реализации универсального тракта и расчёту требований к его узлам в зависимости от используемого стандарта мобильной связи, иностранного коллектива авторов: Хорста Фишера (Horst Fischer) и соавторов. Но общим недостатком таких работ является то, что на фоне формулировки основных требований к узлам радиоприёмиого тракта согласно спецификациям, проведения обзора возможных схемотехнических решений отдельных узлов тракта, получения окончательной структурной схемы устройства, отсутствуют выводы относительно возможности снижения энергопотребления и массогабаритных параметров тракта.

В этой связи следует считать весьма актуальной задачу исследования возможности реализации мпогостандартного и многодиапазонного устройства для систем мобильной связи стандартов UMTS и GSM/EDGE, удовлетворяющего всем требованиям спецификаций этих стандартов и

обладающих минимальными энергопотреблением и масеогабаритпыми показателями.

Цели работы и задачи исследования

Целью данной работы является обоснование возможности и выбор наиболее рационального варианта реализации универсального мпогодиапазопного, миогостаидартиого радиоприемного тракта систем мобильной связи стандарта GSM(EDGE) и UMTS.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать известные варианты реализации радиоприемных трактов систем сотовой связи второго и третьего поколений в целях выбора структуры построения широкополосного РПрУ для приёма сигналов GSM и UMTS. Определить современные тенденции в построении широкополосных РПрУ.

2. Получить предварительную оценку возможности реализации совмещенного РЧ тракта согласно спецификациям стандартов UMTS FDD, TDD и GSM/EDGE для квазистатической модели приемного тракта.

3. Оцепить влияния нсидеалыюй работы узлов тракта па интегральный показатель качества работы - вероятность ошибки или BER (bit error rate).

4. Получить аналитические выражения зависимостей влияния нсидеалыюй работы узлов тракта па его помехоустойчивость с помощью численных методов аппроксимации и экстраполяции для реальных видов сигналов GSM/EDGE и UMTS.

5. Создать расчетный комплекс технического анализа и расчета основных параметров узлов и законченных структур РПрУ для разработчиков РЧ модулей, а также для использования в учебном процессе.

6. Произвести окончательный расчет радиоприемного тракта совмещенной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE и UMTS с учетом результатов расчета квазистатической модели радиоприемного тракта и зависимостей влияния нсидеалыюй работы его узлов на помехоустойчивость при помощи расчетного комплекса, в который включены все вышеперечисленные результаты исследований.

Методы исследования

Для решения задач оценки влияния неидеалыюй работы узлов тракта на качество приёма сигнала используются элементы теории помехоустойчивости приёма и методы компьютерного моделирования, численные методы аппроксимации. Разрабатываемая в диссертации методика проектирования широкополосного тракта приема для сигналов стандартов GSM/EDGE и UMTS основывается на аналитических соотношениях оценки

основных характеристик квазистатической модели радиоприемного тракта, а также на аналитических соотношениях, полученных с помощью аппроксимации результатов компьютерного моделирования, зависимостей величины BER от величин, характеризующих неидеальпую работу узлов приёмного тракта.

Научная новизна диссертационной работы состоит в теоретическом обосновании возможности создания многостаидартного и многодиапазонного радиоприемного тракта мобильных устройств сотовой связи стандартов GSM/EDGE и UMTS, обладающего пониженным энергопотреблением и массогабаритными показателями, в котором реализована совмещенная обработка сигналов данных стандартов в максимальном количестве узлов. В частности:

1. Получены оценки влияния параметров отдельных узлов радиоприемного тракта на величину BER, позволяющие дополнить требования к универсальному тракту, полученные при предварительном квазистатическом анализе схемы приёмника прямого преобразования.

2. Обоснована возможность реализации многостандартного и многодиапазонного радиоприемного тракта стандартов GSM/EDGE и UMTS с помощью анализа требований к узлам квазистатической модели приемного тракта с учетом влияния на помехоустойчивость приема работы отдельных его узлов.

3. Выявлены узлы универсального тракта, в которых возможна совместная обработка сигналов стандартов GSM и UMTS и доказана таким образом возможность сокращения энергопотребления радиоприёмного тракта за счёт уменьшения количества узлов в тракте.

Практическая значимость диссертационной работы:

1. Предложена схема приемного тракта совмещенной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE и UMTS, позволившая сократить количество трактов обработки сигналов. Это позволило сократить энергопотребление тракта и уменьшить количество навесных компонент в многодиапазонных и многостандартных радиотрактах мобильных терминалов мобильной связи.

2. Разработаны рекомендации и предложены схемы реализации совмещенной обработки сигналов вышеуказанных стандартов в ФНЧ и ПФ преселсктора приемника прямого преобразования.

3. Создано программное обеспечение для технического проектирования радиоприемных трактов мобильных терминалов стандартов GSM/EDGE и UMTS с учетом неидеальной работы всех функциональных узлов тракта.

4. Полученные в диссертационной работе результаты и программный комплекс по расчету радиоприемных трактов стандартов GSM/EDGE и UMTS внедрены в НИР «Цифра», выполненной в НИЧ МТУСИ, а также в учебный процесс кафедр радиопередающих и радиоприёмных устройств МТУСИ по дисциплинам, посвященным изучению оборудования систем подвижной связи, в качестве инструментария для курсового и дипломного проектирования, постановки лабораторных работ.

Апробация результатов диссертационной работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и Всероссийских научно-технических конференциях и семинарах, проводимых РНТОРЭС им. A.C. Попова в 2008, 2009 и 2010 годах, научно-мстодичсских и научио-тсхничсских секциях отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества», проводимой МТУСИ в 2008, 2009 и 2010 годах, Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (INTERMATIC-2009).

Публикации результатов диссертационной работы. Основное содержание диссертационной работы изложено в 8 публикациях автора. Из них три опубликованы в рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией - журнале «Электросвязь» и «T-Comm». Четыре работы написаны лично, без участия соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты компьютерного моделирования неидеалыюй работы функциональных узлов приемного тракта и ряда нелинейных эффектов: разбалансов амплитуд и фаз, фазовых шумов синтезатора частот, смещения постоянной составляющей, влияние разрядности и частоты дискретизации АЦП, порядка ФНЧ на энергетические потери отношения сигпал/шум и их аппроксимированные зависимости.

2. Методика расчета широкополосного тракта приемного устройства, построенного по схеме приемника прямого преобразования, на основе как квазистатичсской модели приемника, так и модели, учитывающей влияние неидеалыюй работы узлов приемника на его помехоустойчивость.

3. Рекомендации по проектированию приемника прямого преобразования для совмещенных трактов приема сигналов систем сотовой связи второго и третьего поколений.

4. Схема тракта совместной обработки сигналов двух стандартов сотовой связи GSM/EDGE и UMTS в полосе частот 1800...2200 МГц.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, списка литературы и трёх приложений, изложена на 230 страницах машинописного текста,

иллюстрированного 83 рисунками и 40 таблицами. Список литературы включает 107 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, определена научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание по главам.

Первая глава посвящена определению требований к радиоприемным трактам мобильных устройств стандартов GSM/EDGE и UMTS, а также проведению сравнительного анализа существующих структурных схем построения радиоприёмных трактов устройств мобильной связи, рассмотрению основных тенденций в схемотехнике многостандартных и миогодиапазонных радиоприёмных трактов.

Для определения возможности реализации многостандартиого и многодиапазонного тракта проведен предварительный анализ величин основных показателей радиоприемных трактов мобильных терминалов согласно спецификациям на каждый из выбранных стандартов GSM/EDGE и UMTS в отдельности, выделены значения тех показателей, которые необходимы для проведения предварительного анализа возможности реализации совмещённого тракта обработки сигнала.

Основываясь на данных исследований, проводимых в рамках работ по расчету и проектированию радиочастотных трактов мобильных терминалов для систем мобильной связи второго и третьего поколений, был оценён вклад каждого из узлов тракта в обеспечение основных параметров приемного тракта, приведенных в спецификациях на стандарт.

Основные тенденции эволюции трактов приёма условно отражены на рисунке 1.

РЧ тракт

ПЧ тракт

"Бэйсбенд" тракт

фнч ацп

фнч АЦП

Рисунок 1. Общие тенденции в совершенствовании схемотехнических решений радиоприемных трактов

Эти тенденции направлены на уменьшения количества аналоговых узлов и трактов обработки полезного сигнала: уход от использования тракта промежуточной частоты (рисунок 16), переход к оцифровке РЧ сигнала и отказ, где это возможно, от применения трактов преобразования частоты (рисунок 1в). Использование структур, построенных по схеме, изображенной на рисунке 1в, в системах мобильной связи пока не представляется возможным ввиду того, что современные АЦП не обеспечивают необходимую частоту дискретизации.

На основе анализа современных технических решений и сравнения их характеристик в качестве основы для разработки универсального радиоприемного тракта была принята схема приемника прямого преобразования с переносом частоты в квадратурном демодуляторе (рисунок 16). Данная схема в первом приближении удовлетворяет необходимым требованиям для построения универсального тракта приёма. Однако помимо выбора основной структуры для проектирования универсального тракта необходимо проанализировать возможность обработки сигнала различных стандартов в нескольких частотных диапазонах в едином тракте.

Обзор работ но организации многостапдартных и многодиапазонных трактов показал, что, несмотря на различия в требованиях к приёмным трактам мобильных терминалов стандартов GSM/EDGE и UMTS, в ряде узлов тракта эти требования могут быть реализованы непосредственно в едином универсальном тракте без существенного изменения структуры.

Вторая глава посвящена предварительному анализу основных параметров квазистатической модели радиоприемного тракта, выполненного по схеме приемника прямого преобразования, и составлению предварительной схемы универсального радиочастотного тракта.

Расчет квазистатической модели радиочастотного тракта производился согласно входным параметрам, приведённым в соответствующих спецификациях стандартов мобильной связи. При проектировании универсального радиочастотного тракта особый интерес представляли диапазоны рабочих частот стандартов GSM/EDGE и UMTS в полосе частот 1800...2200 МГц. В данный диапазон частот попадают поддиапазоны следующих стандартов GSM DCS 1800, PCS 1900, UMTS FDD (Band 1 и II), UMTS TDD (четыре поддиапазона).

Согласно спецификациям были проанализированы предельные значения следующих параметров квазилинейной модели приемника прямого преобразования отдельно для стандартов GSM, UMTS TDD и UMTS FDD: общий коэффициент шума (NF), суммарные значения величии интермодуляционных искажений второго и третьего рода ПР2 и Ш\, предельные значения по уровню и ширине полосы частот фазовых шумов. Несмотря на то, что каждое измерение параметров тракта согласно спецификациям для конкретного диапазона частот производиться при различных условиях, для совмещенного тракта достаточно выбрать из всех условий наихудшие и получить ограничения для конкретного стандарта. Тогда для всех остальных частотных поддиапазонов стандарта эти предельные значения будут заведомо выполнимыми.

Выбор параметров узлов тракта выполнялся на основании соответствующих параметров современной и перспективной элементной базы РЧ модулей ведущих мировых фирм производителей. Из всего множества значений показателей различных узлов выбирались наиболее критичные, и для них производился расчёт. В результате расчета основных показателей квазистатической модели радиоприемных трактов с наихудшими параметрами узлов было получено превышение предельно допустимого значения коэффициента шума для стандарта UMTS FDD. Его удалось скомпенсировать за счет корректного выбора коэффициентов шума МШУ и смесителей в квадратурном демодуляторе. По остальным показателям выбранные параметры узлов полностью соответствовали требуемым ограничениям.

В результате была получена предварительная схема универсального радиочастотного тракта совмещенной обработки сигналов, которая приведена на рисунке 2.

ПФ (UMTS МШУ1 FDD)

«=24дБ 62=-ЗдБ NFl=l,2fl6 NF2~2fi6 ||РЗ=24дБм n«(UMTS TDD)

G3=24AB N F3-l,2flb IIP3= 24 дБм

i-v)

CM

G4=20fl6 NF4=8,5flE IIP3=38 дБм I1P2=14 дБм

-га

Блок фильтров GS-ЗдБ NF5=2 дБ

УНЧ i

УНЧ *

3 каскада 66=26,5 дБ NF6=11,5 дБ ||РЗ=21 дБм |!Р2=27дБм PldB = 15 дБ

fl<D(GSM 1900)

Рисунок 2. Структурная схема радиочастотного тракта приемника прямого преобразования с переносом частоты в квадратурном демодуляторе с указанием требований к основным параметрам узлов

В третьей главе проводится анализ влияния неидеалыюй работы узлов радиоприемного тракта на помехоустойчивость приемника прямого преобразования для каждого из стандартов мобильной связи.

К основным недостаткам и случаям неидеалыюй работы узлов приемника прямого преобразования относятся: разбалансы амплитуд и фаз в квадратурных каналах, смещение постоянной составляющей, наличие фазовых шумов синтезаторов частот (СЧ). Для оценки влияния данных эффектов на качество работы приемного устройства был выбран известный из теории помехоустойчивости интегральный показатель качества -вероятность ошибки Р1Ш приёма бита информации, или известный в иностранной литературе показатель BER.

Из обзора литературы, посвященной исследованию влияния вышеперечисленных явлений па помехоустойчивость приема, были найдены некоторые аналитические зависимости для сигналов основных видов модуляции, применяемых для стандартов GSM/EDGE и UMTS - 8-PSK и QPSK, соответственно. В частности, найдены аналитические выражения для зависимости Рощ от отношения сигнал/шум при различных значениях дисперсии фазовых шумов гетеродина и при изменении смещения постоянной составляющей для 8-PSK и QPSK сигналов.

Получение аналитических соотношений влияния всех вышеописанных случаев неидеалыюй работы узлов тракта для реальных сигналов, используемых в системах мобильной связи (с учётом обработки принимаемого сигнала в формирующем фильтре (shape filter), наличия интерференционных помех, создаваемых соседними каналами, каналами служебной информации в UMTS т.д.), является весьма трудоёмкой задачей. По этой причине для дальнейшего исследования было использовано

компьютерное моделирование. Для этого для каждого из стандартов мобильной связи была создана компьютерная имитационная модель (рисунок 3), позволяющая учесть всю сложную структуру сигналов, изучаемых базовыми станциями системы связи и получить в конечном итоге уточнённые зависимости величины BER от значения всех параметров модели. В состав данной модели (рисунок 3) входит передающая часть, сигнал на выходе которой сформирован согласно спецификациям на каждый из исследуемых стандартов, модель канала связи в виде канала с ЛБГШ (аддитивный гауссовский шум), исследуемая аналоговая часть приемника и цифровой 'факт, измеритель BER. В модели канала стандарта UMTS кроме АБГШ присутствуют сигналы, одновременно излучаемые базовой станцией для других абонентов, создающие, так называемый, интерференционный шум.

ia абонента с базовой станции (BTS)

случайной бита ной послед.

Аналоговая часть приемного тракта

Цифровой тракт приемного устройства (baseband)

Исследуемые параметры

Рисунок 3. Схемы имитационной модели на примере технологии EDGE стандарта GSM

Адекватность результатов исследований, полученных с помощью компьютерного моделирования можно подтвердить на примере сравнения кривых помехоустойчивости, полученных этим методом с известными аналитическими оценками зависимости Рти от величины смещения постоянной составляющей сигнала для стандарта EDGE: „8;,,ж _ I 1 ( рл/ГиЛ/2

~р л/Г+1 / -J2

=0

где

P =

4<

коэффициент

1 ,,,

О),

корреляции,

Mv =-E[XY* |,/<„ =-Е[ХХ%Мп

-E\YY*], аХи К- сигнал па входе решающего

устройства с учетом смещения постоянной составляющей и без пес. Данные кривые приведены на рисунке 4.

Éb/Na (rlB)

Рисунок 4. Сравнение результатов анализа помехоустойчивости, полученных по известным аналитическим выражениям (для идеального 8PSK сигнала), и полученных при моделировании (кривые, отмеченные крестиками)

Сравнение этих результатов показало, что кривые, полученные при компьютерном моделировании, качественно повторяют поведение кривых, полученных аналитически (1). Однако в некоторых областях при одних и тех же значениях BER заметено существенное различие в отношении сигнал/шум. Такое различие обусловлено тем, что при аналитическом расчете вероятности ошибки применяется идеальный сигнал с необходимым типом модуляции и не учитываются реальные параметры радиоканала и узлов приемо-передающего тракта.

В результате моделирования были выявлены качественные закономерности влияния па фазовые созвездия различных факторов неидеальной работы узлов радиочастотного тракта (рисунок 5а-г).

8 0,5

-0,5 0 0,5

Синфазная составляющая (I)

-0,5 0 0,5

Синфазная составляющая (Г)

¡2 -V

-0,3 о 0,5

Синфазнал составляющая (I)

Синфазная составляющая (!)

Рисунок 5. Фазовые созвездия на выходе аналоговой части радиоприемного тракта при разбалансах амплитуд (а), фаз (б), смещении постоянной составляющей (в) и наличии фазовых шумов (г)

Количественные зависимости величины ВЕК от параметров, характеризующих пеидеальпую работу узлов РЧ тракта, приведены на рисунках 6 и 7.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 < 2 3 < s « ' • '

1'азбалапс амплитуд. дЬ Значение разбаланса фаз, град.

Рисунок 6. Зависимости вероятности ошибок ог разбалансов амплитуды и фазы в приемнике прямого преобразования для стандартов GSM(EDGE) и UMTS

В результате были получены предельно допустимые значения величии, характеризующих пеидеальпую работу узлов тракта. На рисунках 6 и 7 отмечены значения исследуемых величин при пересечении графиков зависимостей с прямой предельного значения 8£У? = 1СГ3. С помощью такой методики получены следующие ограничения для стандарта GSM/EDGE: разбаланс амплитуд - 0,15 дБ, фаз - 3"; уровень фазового шума в соответствующей полосе частот -70 дБн/Гц при 100 Гц, -110 дБн/Гц при 10 кГц; величина смещения постоянной составляющей в синфазном плече 10 мВ

Омшденпе посюямюй гопзвляищей bQ- i.JHiie. nil Уровень фазового шума, дБн'Гц

Рисунок 7. Зависимости вероятности ошибок ог «паразитного» смещении постоянной составляющей и уровня фазовых шумов в приемнике прямого преобразования

(при смещении в квадратурном плече 5 мВ) или 5 мВ (при смещении в квадратурном плече 20 мВ). Для стандарта UMTS: разбаланс амплитуд - 0,4 дБ, фаз - 3°; уровень фазового шума в соответствующей полосе частот -90 дБн/Гц при 100 Гц, -120 дБн/Гц при 10 кГц, величина смещения постоянной составляющей в синфазном плече 17 мВ (при смещении в квадратурном плече 5 мВ) или 20 мВ (при смещении в квадратурном плече 20 мВ).

Помимо вышеописанных случаев неидеальной работы узлов РЧ тракта на помехоустойчивость приёмника оказывают влияние следующие факторы: порядок ФНЧ в НЧ трактах, частота дискретизации и разрядность АЦП. В диссертации исследовано влияние на величину проигрыша в отношении сигнал/шум изменение типа и порядка ФНЧ, а также выбора числа уровней квантования и частоты дискретизации АЦП. Корректный выбор данных параметров сказывается не только на помехоустойчивости приёмника, но и на общей производительности микропроцессорного устройства, па долю которого приходится высокий процент потребления общей энергии от питающего элемента.

В результате проведённых исследований были определены параметры основных узлов НЧ тракта, при которых возможно предельно упростить реализацию и сократить энергопотребление при незначительном влиянии на отношение сигнал/шум. Для стандарта GSM/EDGE -минимальный порядок ФНЧ равен 5, разрядность АЦП - 8 и количество отсчетов - 4; для UMTS -минимальный порядок ФНЧ равен 6, разрядность АЦП - 8 и количество отсчетов — 4.

Четвертая глава посвящена вопросам технического проектирования радиоприемного тракта совмещенной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE и UMTS на основе схемы тракта, полученной при

предварительном расчете квазистатической модели, и с учётом результатов исследования неидеальной работы узлов приемника прямого преобразования.

Для этого зависимости вероятности ошибки BER от величин, характеризующих неидсальнуго работу узлов приемника прямого преобразования, были аппроксимированы с помощью методов, позволяющих получить минимальное абсолютное отклонение между значением аппроксимирующих полиномов и результатами компьютерного моделирования. На рисунке 8 приведены результаты аппроксимации, полученные в среде моделирования MathLab.

Gl 0.2 03 04 05 06 07 OB 0.9 Рюбаланс аипш^я.иВ

01 02 03 04 05 ОБ 07 0.8 09 1 Разбаланс амплитуд иВ

а)

б)

■О

Г)

Рисунок 8. Аппроксимация зависимостей вероятности ошибки от величины разбалансов амплитуд (а) н фаз (б), уровня и ширимы полосы фазового шума СЧ (в), смещения постоянной составляющей (г) для стандарта GSM и UMTS соответственно

В частности, соотношение (2), приведенное в качестве примера, иллюстрирует полученную аналитическую зависимость величины BER от значения разбаланса амплитуд х (в дБ):

(~620(х-0,1 f -144(х - 0,1 )г +10<)(х-0,1)) • Ш4,0,1 < * < 0,2

(-697(х - 0,2)s - 74(х - 0,2)2 + 62(х - 0,2) + 9) • 10-1,0,2 < х < 0,4 (2)

В ER = v '

(-94(х - 0,4) - 28(л: - 0,4) + 26(х - 0,4) +14) ■ 1ОЛ 0,4 < х < 0,6

(-11(х - 0,6)' - 6(х - 0,6)г + 4(* - 0,6) +17) ■ 10ЛI > 0,6

Для технического проектирования и расчёта показателей универсального радиоприемного тракта был разработан специализированный расчетный комплекс проектирования радиоприемных трактов стандартов GSM/EDGE и UMTS - RecCalc. Основное окно данного комплекса с заготовленной моделью для расчёта радиоприёмного трактов стандарта

UMTS FDD приведено па рисунке 9. IIa рисунке 9, для примера, приведено окно с открытыми настройками блока полосового фильтра. Комплекс позволяет анализировать изменения параметров сигнала и шумов на выходе любого блока собранной структурной схемы. Окно результатов расчёта в виде таблицы-отчёта приведено на рисунке 10.

II UMTSjtec_5_f ,те0 - Receiver Calculator v.3,1.1.2

fite ЕЙ. View Objects Design Help

фотмена невозможна] i ^ ! pT5 Ц fffiro i

им IS Am

DC Cmicellef BDLPF Ш BBPioces»»i

im

item ) Value

[g| Block Name Band Pass Filter

- Impedance

0 Input, Ohm 50

3 Output, Ohm 50

- {_j Frequency Response (Table)

; g]Freq,MHz Gain, dB

m 1990 -50

gl 2110 -1

©2170 -1

Ü3 2190 -50

OK I Cancel J

Рисунок 9. Основное окно программы «RccCalc» с готовой схемой для расчёта радиоприёмного тракта стандарта UMTS FOD

3EO

File \£icw Design ¡Help

|n: & % z il-SJ-B'S J @

Si Block Name BPCH Be, dBm lor, dBm Noise(3.84 МНг), dBir lnMO.84 MHz), dBm S/(N+I), dB

j UMTS Ant -117 -106,7 -108 -9

1 DujJlexer -lis -108.7 107,9 -11 1

LNA1 -109,Б -99.3 -96,4 -296,8 -13,2

j Band Pass Filter -110,6 -100,3 -97,4 -13,2

| LMA2 -00,6 ■70,3 -67,2 -210,1 -134

IQ Demodulator -68 9[dBV| -58.7[dBV] -544[rlBVl -78.7|dBV| -15,3

I DC Canceller -63 4[dBVl -B9.21d8V) -54.4|dBV| -89 7|dBV| -15,1

I BBLPF ■69.4[dBV] -59.2[d[3V| -54.3|dBV| -77.0(dBV] -15,1

VGA -14.4[dBV] -4.2|dBV| 0.7[d8V| -21,91d8V| -15,1

BB Processor -14.4[dBVl 0.7|dBV| -21,9[dBV| 9,7 V

j \! Summary ~ / < >

Stop

Рисунок 10. Окно результатов расчёта уровней сигнала и шума во всех точках радиотракта программой «1<ссСа1с»

15 данный комплекс вошли основные соотношения, использованные для расчёта квазистатической модели радиоприёмного тракта, а также

В

результаты аппроксимации зависимостей величины BER от величин, характеризующих неидеальную работу различных узлов тракта.

Для оценки качества работы тракта для каждого конкретного стандарта связи в расчетном комплексе используется отношение сигнал/шум на выходе каждого узла и РЧ тракта в целом.

В результате расчетов радиоприемных трактов прямого преобразования для стандартов GSM/EDGE, UMTS HDD, UMTS TDD было отмечено превышение предельного значения отношения сигнал/шум для стандартов GSM и UMTS TDD. В результате анализа возможных путей увеличения отношений сигнал/шум для вышеупомянутых стандартов были предложено два пути:

- использование дополнительного МШУ,

- использование схем АРУ в усилителях тракта без добавления новых каскадов усиления.

Ввиду того, что одним из основных требований к современным абонентским терминалам является уменьшение энергопотребления, был выбран второй путь. Полученная схема универсального радиоприемного тракта для стандартов GSM/EDGE и UMTS приведена на рисунке 11 (штрих-пунктирными линиями выделены узлы, которые возможно использовать для совместной обработки сигналов).

ПФ (UMTS FDD)

г)Ф(имте

TDD)

vi? ! "t

rWGSM 1800)

3 каскада

Общий тракт

n<t>(GSM 1900)

Рисунок 11. Универсальный тракт совмещенной обработки сигналов UMTS и GSM для частотного диапазона 1800...2200 МГц

Па рисунке 11 осталось два блока, в которых не удалось организовать совмещённую обработку - это ФНЧ и ПФ в преселекторс. Однако обзор известных схемотехнических решений и дополнительное компьютерное моделирование позволили рекомендовать для использования в качестве ФНЧ схемы активных ФНЧ на переключаемых конденсаторах, которые могут

выполняться в интегральном исполнении с микропроцессорным управлением, а в качестве ДФ в пресслекторе - перестраиваемую широкополосную компенсационную схему.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Показано, что для построения многодиапазонного и многостандартного приёмного тракта наиболее рациональной структурной схемой является схема приёмника прямого преобразования.

2. Предварительный квазистатичсский анализ схемы приемника прямого преобразования для спецификаций каждого из рассматриваемых стандартов показал, что возможна реализация тракта со следующими совмещенными узлами: квадратурным демодулятором и узлами аналоговой части бэйсбенд тракта - УИЧ.

3. Недостатки схемы приемника прямого преобразования, вызванные её конструктивными особенностями, приводят к появлению следующих вариантов нсидеальпой работы узлов: разбалансов амплитуд и фаз в квадратурных каналах, смещение постоянной составляющей на выходах преобразователей и влияние фазовых шумов синтезаторов частот тракта гетеродина. В результате компьютерного моделирования выявлено, что данные типы неидеальностей оказывают значительное влияние на помехоустойчивость приёма сигнала всех стандартов мобильной связи, что необходимо учитывать при проектировании универсального тракта.

4. От корректного выбора параметров ФНЧ в аналоговой части бэйсбенд тракта и АЦП, таких как: порядок ФНЧ, разрядность АЦП и частота дискретизации сигнала, зависит величина отношения сигнал/шум и, соответственно, помехоустойчивость приёма. В частности, некорректный выбор разрядности АЦП и частоты дискретизации может привести к проигрышу в отношении сигнал/шум в 1,5 дБ, а порядка фильтра - примерно в 1 дБ.

5. Уточнённые расчеты радиоприёмных трактов с использованием разработанного программного комплекса RccCalc, в котором применены математические соотношения квазистатического анализа и аппроксимированные зависимости влияния неидеалыюй работы узлов на помехоустойчивость приёма, подтвердили возможность реализации универсального тракта для совместной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE диапазонов 1800 и 1900 МГц, а также стандартов UMTS FDD и TDD диапазонов 2000...2200 МГц.

6. Использование универсального тракта позволяет значительно сократить количество трактов индивидуальной обработки для различных частотных поддиапазонов стандартов GSM/EDGE и UMTS,

что, в свою очередь, уменьшает количество РЧ компонентов и энергопотребление приёмника в целом.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пестряков A.B., Макаров Е.В. Влияние узлов тракта АЦП на энергетические потери в приемнике прямого преобразования систем сотовой связи |Текст] // Спецвыпуск журнала «T-Comm Телекоммуникации и транспорт» - М.: «ИД Медиа Паблишер», №7, 2009, масть 1.-С.73- 75.

2. Пестряков A.B., Макаров Е.В. Исследование узлов приемного тракта мобильных терминалов системы сотовой связи |Текст] II М: Электросвязь, №3, 2010. - С. 27 - 30.

3. Макаров Е.В. Анализ вариантов реализации радиоприемного тракта совмещенной обработки сигналов систем мобильной связи [Текст] // Журнал «T-Comm Телекоммуникации и транспорт» - М.: «ИД Медиа Паблишер», №9, 2010.-С.38 - 43.

3. Пестряков A.B., Макаров Е.В. Исследование влияния неидсальной работы узлов радиоприемного тракта мобильных терминалов сотовой связи [Текст] // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXIIL - М: Инсвязьиздат, 2008. - С.462 -464.

4. Пестряков A.B., Макаров Е.В. Исследование неидеалыюй работы узлов радиотракта приемника сотовой связи - способ обоснования выбора элементной базы [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - М: Инсвязьиздат, 2008. - С.154 -157.

5. Пестряков A.B., Макаров Е.В. Использование цепей дополнительной селекции в преселекторах многодиапазопиых приемников беспроводной связи [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - М: Инсвязьиздат, 2009. - С.80 -84.

6. Макаров Е.В. Современные тенденции в построении многодиапазопиых радиоприемных трактов устройств беспроводных сетей связи [Текст] // Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (INTERMAT1C-2009): Материалы конференции - М: Энергоатомиздат, 2009, часть 4. - С. 242 - 244.

7. Макаров Е.В. Сравнительный анализ методов исследования влияния смещения постоянной составляющей на помехоустойчивость приемника

прямого преобразования [Текст] // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LXV. - М: Инсвязьиздат, 2010. - С. 447-449.

8. Макаров Е.В. Построение мпогодиапазонного радиоприемного тракта систем сотовой связи [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - М: Инсвязьиздат, 2010. - С. 80 - 84.

Подписано в печать 23.12.2010 г. Печать лазерная цифровая Объем 1,4 усл. п. л. Формат 60x84 '/16 Заказ № 254. Тираж 100 экз.

Типог рафия Acgis-Print 115230, Москва, Варшавское шоссе, д. 42 Тел.: 8 (495) 785-00-38, 8 (925) 543-50-32 www.aulorcr.ac-print.ru

Введение

1. Требования к приемным трактам мобильных терминалов стандартов GSM, UMTS. Сравнительный анализ структур радиоприёмных трактов. Выбор наиболее перспективных вариантов для реализации универсального радиоприёмного тракта

1.1. Требования, предъявляемые к приемным трактам стандартов GSM и

1.2. Обеспечение узлами РЧ тракта основных показателей спецификаций стандартов GSM/EDGE и UMTS

1.3. Структурные схемы для построения радиотрактов приёмников современных мобильных терминалов 3 О

1.3.1 Супергетеродинный приемник

1.3.2 Приемники с низкой ПЧ (Low-IF)

1.3.3 Приемники с «цифровой» ПЧ

1.3.4 Приемник прямого преобразования частоты с обработкой сигналов в квадратурных каналах (Zero-IF)

1.3.5 Выбор основной структуры построения тракта для многодиапазонного приемного устройства стандартов GSM и UMTS

1.4. Анализ современных и перспективных тенденций построения и оптимизации структур радиоприемного тракта для многодиапазонных мобильных устройств

Выводы по первой главе

2. Предварительный анализ возможности реализации РЧ радиоприёмного тракта для совмещённой обработки сигналов GSM и UMTS

2.1. Расчет приемного тракта для стандартов GSM и UMTS

2.1.1 Определение требований к узлам приемного тракта для стандарта UMTS

2.1.1.1 Определение максимального коэффициента шума в приемнике

2.1.1.2 Избирательность по соседнему каналу

2.1.1.3 Оценка требований приемного тракта к уровню интермодуляционных помех

2.1.2 Определение требований к узлам приемного тракта для стандарта GSM(EDGE)

2.1.2.1 Определение максимального коэффициента шума приемника

2.1.2.2 Оценка требований приемного тракта к уровню интермодуляционных помех

2.2. Определение требований к параметрам отдельных узлов тракта

2.3. Дополнительные требования к узлам приемного тракта

Выводы по второй главе

3. Исследование влияния на помехоустойчивость неидеальной работы узлов универсального радиоприёмного тракта.

3.1. Теоретические оценки помехоустойчивости идеализированного приёмного тракта для сигналов цифровой манипуляции наиболее близких к стандартам GSM и UMTS

3.2. Частные случаи расчета помехоустойчивости приема для схемы приемника прямого преобразования

3.2.1 Влияние фазовых шумов синтезатора частот на помехоустойчивость приема

3.2.1.1. Оценка допустимого значения дисперсии фазовых шумов синтезатора частоты для обеспечения требуемой вероятности ошибки приема

3.2.2 Оценка влияния смещения постоянной составляющей в квадратурном демодуляторе на помехоустойчивость приёмного тракта

3.3. Исследование влияния неидеальной работы узлов радиоприёмного тракта на вероятность ошибки приема методом компьютерного моделирования

3.3.1 Описание имитационной модели для исследования влияния неидеальной работы узлов тракта на его помехоустойчивость

3.3.1.1 Влияние разбалансов амплитуд и фаз в 1С> - демодуляторе на помехоустойчивость приемника прямого преобразования

3.3.1.2 Влияние паразитного смещения постоянной составляющей на выходе квадратурного демодулятора на помехоустойчивость приема

3.3.1.3 Влияние шумов синтезатора частот на помехоустойчивость приема

3.3.2. Исследование влияния параметров фильтров нижних частот и АЦП в аналоговой части «бэйсбенд» тракта на изменение отношения сигнал/шум

3.3.2.1 Исследование влияния параметров узлов фильтрации в низкочастотном тракте на величину отношения сигнал/шум

3.3.2.2 Исследование влияния параметров АЦП на потери отношения сигнал/шум

3.4. Итоговые ограничения на параметры, характеризующие неидеальную работу узлов тракта приема, полученные в результате моделирования

Выводы по третьей главе

4. Методика расчета универсального радиоприёмного тракта систем мобильной связи GSM и UMTS и рекомендации по его реализации

4.1. Получение аналитических соотношений зависимостей вероятности ошибки от параметров, характеризующих неидеальную работу узлов радиоприемного тракта

4.1.1 Результаты моделирования случаев неидеальной работы узлов тракта и их аппроксимация

4.1.1.1 Аппроксимация влияния разбаланса амплитуд и фазы в IQ -демодуляторе приемника прямого преобразования на величину вероятности ошибки

4.1.1.2 Аппроксимация зависимостей влияния шумов синтезатора частот и смещения постоянной составляющей на помехоустойчивость приемника прямого преобразования

4.2. Оценка требований к основным параметрам радиоприёмных трактов стандартов GSM и UMTS с помощью программного комплекса расчёта и проектирования

4.3. Рекомендации по использованию конкретных схем отдельных узлов Радиоприемных трактов

4.3.1 Использование активных фильтров на переключаемых конденсаторах в качестве ФНЧ на выходе смесителя в приемнике прямого преобразования

4.3.2 Использование компенсационной схемы в качестве ПФ в преселекторе радиоприемного тракта

Выводы по четвертой главе

Стандарты сотовой связи второго поколения, к которым относятся GSM и CDMA IS-95, изначально были ориентированы преимущественно на предоставление услуг голосовой связи. Однако в скором времени мобильные телефоны стали использоваться для обеспечения доступа в интернет. Дальнейшее совершенствование сетей, технологий, расширение спектра интернет-ориентированных услуг связи требовали от стандартов сотовой связи постоянного увеличения скорости передачи данных (рисунок В.1)

1,2,3].

UMTS

EDGE

GPRS HSCSD GSM 384k

Высоко-юе еедео

Водео среднего качества

Мобильный офис

1яйпб!-г0аф«кэ internet-текст

E-mal

Рисунок В.1. Увеличение скорости передачи данных в сетях сотовой связи

Наращивание возможностей сетей связи принципиально можно было обеспечить двумя путями: революционным и эволюционным. Революционный метод связан с внедрением и развитием новых стандартов сотовой связи, он не выгоден для операторов связи, так как связан с затратами на развертывание фактически новых сетей (закупку и монтаж нового оборудования). Эволюционный метод модернизации систем сотовой связи предполагает увеличение ее возможностей за счет частичного обновления оборудования существующих сетей, не требующего значительной перестройки структуры существующей сети. Однако данный метод тоже связан с совершенствованием технологий в существующем стандарте, но при неизменных основных его характеристиках (ширине рабочего канала, частотного диапазона и т.п.).

В Российской Федерации до последнего времени операторы в основном использовали эволюционный подход в развитии сотовых сетей, что было обусловлено следующими основными причинами:

• решением вопроса перераспределения частотного спектра между различными наземными службами для высвобождения необходимых диапазонов частот;

• большой территориальной протяженностью страны и необходимостью больших зон её покрытия сотовой связью;

• отсутствием широкого интереса к новым видам услуг,' предоставляемых новыми поколениями систем сотовой связи высокая цена и т.д.).

Получив широкое распространение в России, стандарт GSM первоначально обеспечивал скорость передачи данных 9,6 кбит/с (фактически ее было достаточно для организации работы электронной почты и передачи коротких сообщений - SMS). Первым шагом в направлении совершенствования существующих сетей GSM стала реализация технологии HSCSD. Она позволила поддерживать передачу данных со скоростью 19,2 кбит/с (2 канальных интервала по 9,6 кбит/с) или 28,8 (2x14,4) кбит/с. Внедрение HSCSD со скоростью до 28,8 кбит/с требует в основном модификации программных средств и протоколов обмена, при этом инфраструктура действующей сети GSM остается неизменной. Одним из важных шагов на пути эволюции сетей GSM к UMTS и IMT-2000 стало внедрение услуг пакетной передачи GPRS (General Packet Radio Service). Система GPRS обеспечивает сквозную передачу данных (от абонента до абонента) в пакетном режиме по IP-протоколу с повышением скорости передачи до 115,2 кбит/с. Неофициально данный стандарт относят к так называемому поколению 2.5G.

Однако скорость передачи данных в сетях, работающих с технологией GPRS, сильно зависит от многих факторов: от скорости передвижения абонентов, от количества абонентов, обслуживающихся в данный момент в соте и т.д.

В рамках эволюционного перехода существующих систем связи к более скоростным технологиям используется несколько приемов. Одним из методов увеличения ■ скорости передачи данных в - системах сотовой связи является введение новых прогрессивных, более высокоскоростных видов модуляции в уже развернутых системах. Примером такой технологии является концепция поколения 2.75G - EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), которая была предложена группой ETSI SMG в начале 1997 г. Она позволяет устранить недостатки технологии GPRS и увеличить скорость передачи данных за счет использования модифицированной Зя78- 8ФМ модуляции, позволяющей в одном информационном символе передавать 3 бита данных.

Созданный на основе стандартов GSM новый радио-интерфейс EDGE обеспечивает плавный переход к третьему поколению, позволяя увеличить скорость передачи данных до 384 кбит/с на несущую. При этом новый радиоинтерфейс надстраивается над существующим оборудованием GSM, не требуя трансформации инфраструктуры сетей GSM/GPRS, и использует тот же спектральный диапазон.

Второй этап развития EDGE нацелен на модернизацию служб, работающих в реальном времени, улучшение качества передачи речи, поддержку VoIP. Предусмотрена одновременная передача речи и данных, предполагается увеличение скорости в радиоканале до 2 Мбит/с.

К основным преимуществам EDGE следует отнести не только использование спектрально эффективной модуляции, но и адаптивную настройку канала в зависимости от требований абонента и реальной помеховой обстановки за счет динамического изменения схем канального кодирования.

Дальнейшим этапом совершенствования систем мобильной связи является переход к системам третьего поколения, предоставляющим абонентам широкий спектр услуг связи, характерных как для фиксированных сетей (телефонных сетей общего пользования, цифровых сетей с интеграцией служб'и т.д.), так и для систем связи с подвижными объектами. В Европе-разработка стандартов для системы третьего поколения началась с 1990 года в Европейском институте стандартизации электросвязи (ETSI). В рамках Европейского союза система третьего поколения получила название Universal Mobile Telecommunication System (UMTS).

Системы третьего поколения обладают следующими отличительными чертами:

- высокой степенью унификации оборудования в глобальном масштабе;

- совместимостью услуг в пределах IMT-2000 с услугами стационарных сетей;

- высоким качеством обслуживания пользователей;

- удобным портативным абонентским оборудованием для всемирного использования;

- всемирным роумингом;

- высокой степенью гибкости сетей к возможности поддержки вновь появляющихся видов услуг;

- предоставлением услуг мультимедиа.

Основными факторами, обусловившими эволюцию от существующих систем подвижной связи общего пользования второго поколения к системам третьего поколения, стали: рост потребностей в услугах высокоскоростной передачи данных и необходимость в повышении эффективности использования радиочастотного спектра.

Дальнейшее развитие сетей UMTS в направлении повышения скорости передачи данных определило разработку технологии HSPA, в которой нашли применение многопозиционные виды манипуляций, такие как 16QAM и 64QAM.

Появление более совершенных технологий многостанционного доступа, модуляции и формирования сигналов с ортогональной частотной манипуляцией (OFDMA) привело к дальнейшей эволюции сетей радиодоступа. На основании данной технологии была построена новая сеть радиодоступа E-UTRAN и базовая сеть SAE. Такая система получила название LTE (Long Term Evolution) или система связи четвёртого поколения (4G).

Использование новой технологии OFDMA существенно повысило спектральную эффективность и скорость передачи данных систем мобильной связи LTE. Некоторые компании, занимающиеся разработкой оборудования для сетей LTE, проводят тестирование технологий LTE со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с в движении и 1Гбит/с в стационарном режиме. Главными целями эволюции систем 3G к системам связи 4G являются дальнейшее улучшение качества предоставляемых услуг и увеличения скорости передачи данных в системах сотовой связи до скорости, сопоставимой со скоростью передачи данных в системах широкополосного доступа WiMAX и WiFi.

С развитием стандартов сотовой связи неразрывно связано и совершенствование абонентских мобильных терминалов систем сотовой связи. Современные абонентские терминалы систем сотовой связи — это сложное техническое устройство, предназначенное не только организации передачи голосового трафика, но и для работы в сетях беспроводного и широкополосного доступа: Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX. Помимо прочего в абонентском терминале используется огромное количество приложений, ориентированных на работу с различными видами контента (видео, музыка, мобильные офисные приложения и т.п.).

При разворачивании сетей сотовой связи новых поколений операторы связи не могут одновременно позволить полную замену оборудования существующей сети связи оборудованием систем связи нового поколения. В связи с этим современный мобильный терминал должен обеспечивать работу с несколькими стандартами в максимальном количестве частотных диапазонов. Требование поддержки нескольких стандартов сотовой связи, беспроводной связи и широкополосного доступа обусловлено высокой мобильностью абонентов сотовых операторов, нуждающихся в доступе к различным видам контента и сервисов по всему миру, то есть ощущается острая потребность в роуминге без смены терминала и абонентского номера.

С учётом этих факторов можно выделить несколько тенденций в схемотехнике радиоприёмных трактов современных абонентских терминалов:

• увеличение количества обслуживаемых стандартов мобильной связи с возможностью поддержки работы в сетях беспроводного и широкополосного доступа;

• увеличение количества обслуживаемых частотных диапазонов (в частности для обеспечения роуминга в любой точке различных регионов земного шара).

В таких условиях меняется и подход к проектированию радиочастотных (РЧ) трактов абонентских терминалов. При наличии одного стандарта связи, работающего в одном или максимум двух частотных диапазонах, проектирование приемно-передающего тракта, тракта синтеза частот не представляло особой проблемы и ограничивалось организацией отдельных трактов приёма для каждого частотного диапазона. Такой подход позволил производителям элементной базы разработать огромное количество узкоспециализированных микросхем для конкретных стандартов и диапазонов с хорошими показателями и низкой стоимостью. Но с течением времени, учитывая все вышеизложенные факты, такой подход в проектировании радиотрактов стал неприемлемым, так как это приводит к возникновению следующих проблем:

• увеличению количества радиокомпонент и навесных элементов на весьма ограниченном пространстве печатной платы (прямое влияние на массогабаритные показатели устройства);

• увеличению энергопотребления трактами;

• увеличению стоимости такого устройства.

В связи с этими актуальной задачей становится разработка универсального радиоприемного тракта мобильных терминалов, позволяющего снизить энергопотребление, уменьшить количество навесных компонентов. Под универсальным трактом здесь и далее понимается радиоприемный тракт систем мобильных связей, поддерживающий несколько стандартов мобильной связи, максимальное количество частотных диапазонов при использовании наименьшего количества функциональных узлов. Создание такого рода устройств полезно не только для мобильных терминалов систем сотовой связи, но и для портативных комплексов систем радиомониторинга, широко применяемых, например, организациями по надзору за электросвязью в области управления использованием радиочастотного спектра (РЧС). Данные службы должны располагать оборудованием для контроля частотной обстановки в широкой полосе частот. Для анализа параметров радиосигнала и его принадлежности к конкретному стандарту радиосвязи необходимо иметь максимальный набор радиоприемных трактов в широкой полосе частот, параметры которых соответствуют определенным для каждого стандарта требованиям.

Для решения задачи проектирования универсальных РЧ трактов мобильной связи необходимо провести обширный комплекс работ: выполнить обзор существующих схем построения радиоприемных трактов, структура которых учитывает особенности различных стандартов, и выбрать варианты структурных схем, пригодных для построения универсального приёмного тракта; оценить требования к узлам тракта при его использовании для конкретных стандартов связи согласно спецификациям на данные стандарты; произвести анализ неидеальной работы различных узлов тракта, сказывающихся на качестве обработки полезного сигнала.

В данной области исследований близки работы Рыжкова A.B., Рыбинского С.Ю., Колесникова И.И и Иванкович М.В. [67-69,71], в которых был проведен анализ влияния шумов узлов схемы синтезаторов частот для различных типов модуляции входного сигнала на помехоустойчивость приёмного тракта. Также близки работы иностранных ученых, таких как: Малм Б. (Malm В.) и Линдофф П. (Lindoff Р.) [73]. В этих работах исследовалось, влияние смещения постоянной составляющей в приёмниках прямого преобразования для таких распространённых сигналов с QPSK и 8-PSK модуляцией. Однако остались неисследованными влияние вышеперечисленных эффектов в приёмнике прямого преобразования, а также разбалансы амплитуд и фаз, на сигнал с типами модуляции, используемых в современных системах мобильной связи. Структура таких сигналов далека от сигналов классических типов модуляции и требует дополнительных исследований; влияния работы- узлов тракта на его помехоустойчивость. Для анализа качества принимаемого сигнала необходимо прибегать к вопросам помехоустойчивости радиоприема — данные вопросы нашли широкое: распространение в трудах таких знаменитых ученых, как: Котельников В.А, Харкевича, A.A., Шенона: К.,Скляра Б., Феера К. и Прокиса Д. [56,57], вопросы! современной обработки, сигналов- в цифровых: трактах: и способы повышения помехоустойчивости нашли отражение* в работах Шломы A.M., Крейнделина В.Б. [60] и. ряда других авторов; схемотехнические вопросы; построения« и реализации широкополосных РЧ устройств нашли широкое освещение: в; работах таких, иностранных- специалистов как: Бехзад Разави (Razavi В.),.ХусейнаХашеми (Hossein Hashemi) [15,21,25,27]. В то же время в данных работах проводится анализ реализации только отдельных широкополосных узлов тракта приёма без анализа возможности- реализации самого универсального тракта (многостандартного и многодиапазонного устройства). Значимыми работами по рассмотрению возможности реализации универсального тракта и расчёту требований к его узлам в зависимости от используемого стандарта мобильной связи приводится в работах Хорста Фишера (Horst Fischer) и т.д. [41]. Однако недостатком таких работ является то, что в них сформулированы основные требования к некоторым узлам тракта согласно спецификациям, приведены схемы отдельных цепей приёмного тракта, но не делается окончательное заключение о возможности реализации универсального тракта.

В связи с этим, появляется актуальная проблема исследования возможности реализации многостандартного и многодиапазонного устройства для систем мобильной связи стандартов UMTS и GSM на основании не только требований спецификаций, но и с учётом влияния узлов тракта приёма на помехоустойчивость приёма в зависимости от выбранной структурной схемы. Разработка такого устройства также должна учитывать и современные требования к мобильным терминалам, такие как: низкое энергопотребление и малые массогабаритные показатели.

Цель и задачи диссертации

Целью данной работы является обоснование возможности и выбор наиболее рационального варианта- реализации универсального многодиапазонного, многостандартного радиоприемного тракта систем мобильной связи стандарта GSM(EDGE) и UMTS.

Для достижения поставленной в- диссертационной работе цели необходимо решить следующие задачи:

1) проанализировать известные варианты реализации радиоприемных трактов систем сотовой связи второго и третьего поколений в целях выбора структуры построения широкополосного РПРУ для приёма сигналов EDGE и UMTS. Определить современные тенденции в построении широкополосных РПРУ;

2) получить предварительную оценку возможности реализации совмещенного РЧ тракта согласно спецификациям стандартов UMTS FDD, TDD и EDGE для квазистатической модели приемного тракта;

3) оценить влияния неидеальной работы узлов тракта на интегральный показатель качества работы — вероятность ошибки или BER (bit error rate);

4) получить аналитические выражения для оценки влияния неидеальной работы узлов тракта на его помехоустойчивость с помощью численных методов аппроксимации и экстраполяции для реальных видов сигналов EDGE и UMTS;

5) создать расчетный комплекс для технического анализа и расчета основных параметров узлов и законченных структур РПРУ для разработчиков РЧ модулей, а также для использования в учебном процессе;

6) произвести окончательный расчет радиоприемного тракта совмещенной обработки сигналов стандартов GSM и UMTS с учетом результатов расчета квазистатической модели и расчетов влияния неидеальной работы его узлов на помехоустойчивость с помощью расчетного комплекса для радиоприемных устройств.

Общая методика исследований

Разрабатываемая в диссертации методика проектирования широкополосного тракта приема для сигналов стандартов GSM (EDGE) и UMTS основывается на аналитических соотношениях расчёта основных показателей квазистатистической модели радиоприемного тракта. Для решения задач оценки влияния неидеальной работы узлов тракта на качество обработки полезного сигнала используются элементы теории помехоустойчивого приема, методы компьютерного моделирования, численные методы аппроксимации и экстраполяции.

Научная новизна результатов

1. Получены оценки влияния параметров отдельных узлов радиоприемного тракта на вероятность ошибки приёма (BER), которые позволяют перераспределить энергетические показатели тракта за счет варьирования значений данных величин.

2. Предложена методика проектирования широкополосного радиоприемного тракта стандартов GSM(EDGE), основанная на совместном анализе линейных моделей приемного тракта с учетом влияния на помехоустойчивость приема нелинейных эффектов в отдельных его узлах.

3. Выполнена оценка возможности реализации совмещенного тракта приёма сигнала для стандартов GSM (EDGE) и UMTS и подготовлены рекомендации по построению универсального приёмного тракта, позволяющего сократить энергопотребление и уменьшить массогабаритные показатели устройства в целом.

Практическая ценность работы

1. Предложена схема приемного тракта совмещенной обработки сигналов стандартов GSM и UMTS, позволившая сократить количество трактов обработки сигналов. Это привело к сокращению энергопотребления тракта и уменьшению количества навесных компонент в многодиапазонных и многостандартных радиотрактах мобильных терминалов мобильной связи.

2. Разработаны рекомендации и предложены схемы реализации совмещенной обработки сигналов вышеуказанных стандартов в ФНЧ и ПФ преселектора приемника прямого преобразования.

3. Разработано программное обеспечение для технического проектирования радиоприемных трактов мобильных терминалов стандартов

GSM и UMTS с учетом неидеальной работы узлов тракта (только для схем приемников прямого преобразования).

4. Полученные в диссертационной работе результаты и программный комплекс по расчету радиоприемных трактов стандартов GSM и UMTS внедрены в НИР «Цифра», выполненных в НИЧ МТУ СИ, а также в учебный процесс кафедр радиопередающих и радиоприёмных устройств МТУСИ по дисциплинам, посвященным изучению оборудования систем подвижной связи, в качестве инструментария для курсового и дипломного проектирования, постановки лабораторных работ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты компьютерного моделирования случаев неидеальной работы узлов приемного тракта и нелинейных эффектов: разбалансов амплитуд и фаз, фазовых шумов синтезатора частот, смещение постоянной составляющей, влияние разрядности и частоты дискретизации АЦП, порядка ФНЧ на энергетические потери отношения сигнал/шум и их аппроксимированные зависимости.

2. Методика расчета широкополосного тракта приемного тракта, построенного по структуре приемника прямого преобразования, на основе как квазистатической модели приемника, так и учета влияния неидеальной работы данной схемы приемника на помехоустойчивость приёма.

3. Рекомендации по проектированию приемника прямого преобразования для совмещенных трактов приема сигналов систем сотовой связи второго и третьего поколений.

4. Схема тракта совместной обработки сигналов двух стандартов сотовой связи GSM и UMTS в полосе частот 1800 . 2200 МГц.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, трёх приложений, заключения и списка литературы.

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ:

1. На базе аналитических соотношений для расчета квазистатической модели радиоприемного тракта и аппроксимированных зависимостей показателя BER от величин, характеризующих неидеальную работу узлов тракта, разработан расчетный комплекс Receiver Calculator для расчета радиочастотных трактов абонентских устройств систем мобильной связи. Он может быть использован в учебном процессе при подготовке курсового и дипломного проектирования, лабораторных практикумов, в качестве расчетного инструментария для предварительного анализа возможности реализации выбранной структуры тракта в процессе его проектирования.

2. Расчет отношения сигнал/шум в программном комплексе RecCalc показывает, что необходима корректировка параметров узлов и структуры тракта, предложенных во второй главе диссертации. Для стандартов UMTS TDD и GSM/EDGE для выполнения требований в отношении сигнал/шум предложено либо добавление еще одного каскада МШУ, либо введение в существующую схему АРУ, позволяющую регулировать коэффициент усиления в диапазоне 25.35 дБ в каскаде МШУ, также можно рекомендовать применение МШУ с наименьшим коэффициентом шума. Применение схемы АРУ в каскаде МШУ позволяет получить требуемые значения отношения сигнал/шум.

3. В результате корректировки предварительной схемы универсального тракта получена схема универсального тракта для совместной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE диапазона 1900 МГц, а также стандартов UMTS FDD и TDD в диапазоне частот 2110 . 2170 и 2010 . 2025 МГц. В данной схеме общими также остались следующие блоки: широкополосный МШУ, квадратурный демодулятор, каскады усилителей низкой частоты с регулируемым усилением. Раздельная обработка сигналов стандартов GSM/EDGE и UMTS осуществляется в следующих узлах: полосовых фильтрах преселектора и ФНЧ в «бэйсбенд» тракте.

4. Обзор текущих схемотехнических решений для построения ФНЧ с перестраиваемыми полосами частот и дополнительное компьютерное моделирование позволяют рекомендовать для использования в качестве ФНЧ схемы фильтров на коммутируемых конденсаторах. Преимуществом данных схем является цифровое управление с помощью микропроцессора. Моделирование показало, что приемлемым для использования в универсальном тракте является фильтр на коммутируемых конденсаторах, порядок которого выше четвертого.

5. Для стандарта UMTS FDD дуплексный фильтр в тракте приёма предлагается заменить широкодиапазонной, перестраиваемой компенсационной схемой для сокращения количества используемых ДФ для каждого отдельно взятого диапазона частот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы над диссертацией получены следующие результаты:

1. Показано, что для построения многодиапазонного и многостандартного приёмного тракта наиболее рациональной структурной схемой является схема приёмника прямого преобразования.

2. Предварительный квазистатический анализ схемы приемника прямого преобразования для спецификаций каждого из рассматриваемых стандартов показал, что возможна реализация тракта со следующими совмещенными узлами: квадратурным демодулятором и узлами аналоговой части бэйсбенд тракта — УНЧ.

3. Недостатки схемы приемника прямого преобразования, вызванные её конструктивными особенностями, приводят к появлению следующих вариантов неидеальной работы узлов: разбалансов амплитуд и фаз в квадратурных каналах, смещению постоянной составляющей на выходах преобразователей и возникновению фазовых шумов синтезаторов частот тракта гетеродина. В результате компьютерного моделирования выявлено, что данные типы неидеальностей оказывают значительное влияние на помехоустойчивость приёма сигнала всех стандартов мобильной связи, что необходимо учитывать при проектировании универсального тракта.

4. От корректного выбора параметров ФНЧ в аналоговой части бэйсбенд тракта и АЦП, таких как: порядок ФНЧ, разрядность АЦП и частота дискретизации сигнала, зависит величина отношения сигнал/шум и, соответственно, помехоустойчивость приёма. В частности, некорректный выбор разрядности АЦП и частоты дискретизации может привести к проигрышу в отношении сигнал/шум в 1,5 дБ, а порядка фильтра - примерно в 1 дБ.

5. Уточнённые расчеты радиоприёмных трактов с использованием разработанного программного комплекса RecCalc, в котором применены математические соотношения квазистатического анализа и аппроксимированные зависимости влияния неидеальной работы узлов на помехоустойчивость приёма, подтвердили возможность реализации универсального тракта для совместной обработки сигналов стандартов GSM/EDGE диапазонов 1800 и 1900 МГц, а также стандартов UMTS FDD и TDD диапазонов 2000. .2200 МГц.

6. Использование универсального тракта позволяет значительно сократить количество трактов индивидуальной обработки для различных частотных поддиапазонов стандартов GSM/EDGE и UMTS, что, в свою очередь, уменьшает количество РЧ компонентов и энергопотребление приёмника в целом.

В дальнейшем пути совершенствования трактов объединенной обработки мне видятся в плавном отказе от структур приемного тракта, проектируемых под конкретный стандарт или частотный диапазон - переход от «платформо-определяемого» радио (hardware defined radio) к программно-определяемому радио (software defined radio). Такие типы приемников позволят реализовать идею всемирного роуминга, когда устройство — мобильный терминал - сможет быть сконфигурирован непосредственной передачей настроек через радиоэфир. Это приведет к отказу от аналоговой обработки сигналов, то есть к уменьшению количества узлов в аналоговой части РЧ тракта, и созданию цифрового РЧ приемника, позволяющего сразу оцифровывать сигнал, пришедший из эфира [17].

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И АББРЕВИАТУР

АБГШ — аддитивный белый гауссовский шум

АЦП — аналого - цифровой преобразователь

ДФ - дифференциальный фильтр

ПФ - полосой фильтр

РПрУ — радиоприёмное устройство

УНЧ — усилитель низкой частоты

ФВЧ - фильтр высоких частот

ФНЧ — фильтр низких частот

DPCH (dedicated physical channel) — выделенный физический канал передачи данных

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) — цифровая технология для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (ОРЬ^-сетями

FDD (frequency division duplex) — системы связи с частотным дуплексным разносом передачи и приёма

GSM (Global System for Mobile Communications) — глобальный цифровой стандарт мобильной сотовой связи второго поколения

LTE (Long Term Evolution)— название технологии мобильной передачи данных четвертого поколения

TDD (time division duplex) — системы связи с временным дуплексным разносом передачи и приёма

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) — технология сотовой связи, разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для внедрения 3G в Европе

1. Закиров 3. Г. и др. Сотовая связь стандарта GSM. М: ЭкоТрэндз, 2004. - 264 с.

2. Кааренен X. и др. Сети UMTS.-M: Техносфера, 2007. 464 с.

3. Величко В. В. Передача данных в сетях мобильной связи третьего поколения.-М: Радио и связь, 2005. — 332 с.

4. Razavi В. Next-Generation RF Circuits and Systems//IEEE Circuits and Devices, 1997

5. Loke A., Ali F., Direct Conversion Radio for Digital Mobile Phones — Design Issues, Status, and Trends/ЛЕЕЕ Transactions on Microwave Theory and Techniques.-2002.-V. 50.

6. Kimuli,K. Introduction to GSM and GSM mobile RF transceiver derivation//RF Design Magazine.-2003.-№6.-P.12,16-20.

7. Регламент радиосвязи/ТМеждународный союз электросвязи (ITU).-2004,-Том 1.

8. Challenges in portable RF transceiver design//IEEE Circuits and Devices.-1996.-№9.-P.12-25.

9. Razavi, B. Architectures and Circuits for RF CMOS Receivers//IEEE Custom integrated circuits conference.-1998.-P.393-400.

10. Novak, R. Overcoming the RF challenges of multiband mobile handset design//RF Design Magazine.-2007.-№7.-P.38-42.

11. Malcolm, S. and etc. Architecture, system, and circuit considerations for SDR receiver front-ends//SDR 4th Technical Conference and Product Exposition. USA, 2004.

12. Konanur K. CMOS RF transceiver chip tackles multiband 3.5G radio system//RF Design magazine.-2006.-№4.-P.22-30.

13. Pilgrim, D. Simplifying RF front-end design in multiband handset//RF Design magazine.-2008.-№2.-P.30-32.

14. Ivrissimitzis, L. The evolution of the GSM Radio Subsystem//Agere Systems.-2004.-№5 .-P .1 -12.

15. Razavi, B. Design Considerations for Direct -Conversion Receivers//IEEE Transactions on circuits and systems -1999. V.44. - P. 1 -7.

16. Weigel, R. RF transceiver architectures for W-CDMA systems like UMTS: State of the Art and Future Trends//IEEE Transaction on Communications23. www.rfdesign.ru (дата обращения 11.06)

17. Дингес С. И. Мобильная связь: технология DECT. М: Солон-Пресс, 2003.-272 с.

18. Hashemi, Н. Integrated concurrent multi-band radios and multiple-antenna systems, PhD Dissertation - California Institute of Technology, Pasadena, California, 2003,-P. 10-12.

19. Lin et al. Multiband RF Receiver. United States Patent US 7548743 B2, 2009.

20. Hashemi, H. Concurrent Multiband Low-Noise Amplifiers—Theory, Design, and Applications/ЛЕЕЕ transactions on microwave theory and techniques.-2002.-V.50. P.288 301.

21. Abidili, A. Direct-Conversion Radio Transceivers for Digital Communications//IEEE Journal of Solid-State Circuits.-1995.-V.30.-P.1399-1409.

22. Laskar, J. et al. Modern Receiver Front-Ends. Systems, Circuits, and Integration. USA: Wiley Interscience, 2004.

23. Ryynanen, J. Low-Noise Amplifiers for Integrated Multi-Mode Direct-Conversion Receivers. -Helsinki University of Technology, 2004.

24. Thomsen, P. Multiband receiver for multiband radio signals and multiband mobile telephone comprising a receiver. European Patent Application EP 0945990A1, 1999.

25. Burns, P. Software Defined Radio for 3G. — Boston: Artech House, 2003.

26. Cruz P., Carvalho N. Multi-Mode Receiver for Software Defined Radio//2004 SDR technical conference and product exposition.-2004.-November.-P. 100-104.

27. Okada Т. Mobile Terminal RF circuit technology for increasing capacity/coverage and international roaming//NTT DOCOMO Technical Journal.-2007.-Vol. 10.- №2. PP.47-56.

28. Jensen O., etc. RF receiver Requirements for 3G W-CDMA mobile equipment//Microwave Magazine.-2003.-№2. -P. 1-10.

29. Liu C., Domgaard M. IP2 and IP3 Nonlinearity Specifications for 3G/WCDMA receivers//Broadcom Corporation.-2009.-№5.

30. Ali-Ahmad W. Effective IM2 estimation for two-tone and WCDMA modulated blockers in zero-IF//RF Design magazine.-2004.-№4.-P.32-40.

31. P. Madsen, et al., "RF Requirements for UTRA/FDD Transceivers", Proceedings of the Fourth International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications Conference, September 2001, Vol.1 PP.197202.

32. Fischer H., Henkel F., etc. UMTS/GSM Multimode receiver design// IEEE• International Symposium on Circuits and Systems.-2004.-Vol.4.-PP.261264.

33. Qizheng Q. RF system design of transceivers for wireless communications.-Springer Science, 2005.-p.483.

34. Cascaded 2-Tone, 2nd-Order Compression Point (IP2) (материал сайта www.rfcafe.com).

35. Cotter S. Complete Wireless Design. MCGrawHill, 2008. -p.550.

36. Korowajczuk L., etc. Designing CDMA2000. John Wiley and Sons, 2004. -p.897.

37. Буга Н. Н. и др. Радиоприемные устройства. Учебник для вузов/Н. Н.Буга, А. И.Фалько, Н. И.Чистяков. М: Радио и связь, 1986. — 380 с.

38. Головин О. В. Радиоприемные устройства: Учеб. для техникумов. М: Высшая школа, 1997. 384 с.

39. Гурский Д., Турбина Е. Майк^ для студентов и школьников. — М: Питер, 2005. 544 с.

40. Скляр Б. Цифровая связь. — 2-ое изд. М: Издательский дом «Вильяме», 2003. — 1104 е.: ил. — Парал. тит. анг.

41. Прокис Дж. Цифровая связь. -М: Радио и связь, 2000. — 800 е.: ил.

42. Харкевич А. А. Борьба с помехами. Изд.З-е. — М: Книжный дом «Либриком», 2009.- 280 с.

43. Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. Теория электрической связи под ред. Д.Д.Кловского. — М: Радио и связь, 1999.-432 е.: 204 ил.

44. Шлома А. М. и др. Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах подвижной связи — М: Горячая линия-Телеком, 2008. 344 с.

45. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М: Высшая школа, 2002.-212 с.

46. Немировский M. С. и др. Беспроводные технологии от последней мили и до последнего дюйма. М: ЭкоТрендз, 2010. - 400 е.: ил.

47. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. — М: Радио и связь, 1977.-608 с.

48. Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение каналов. Принципы и приложения. — М: Техносфера, 2007. — 488 с.

49. Волков JI. Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. -М: ЭкоТрендз, 2005. 392 с.

50. Журавлев В. И., Трусевич Н. П. Методы модуляции демодуляции радиосигналов в системах передачи цифровых сообщений. — М: МТУ СИ, 2009.-312 с.

51. Рыбинский С. Ю. Исследование и разработка прецизионных источников колебания метрового и дециметрового диапазона: дис. кандидата техн. наук. М., 2000.

52. Колесников И. И. Цифровая частотная модуляция в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты стереофонического возбудителя ОВЧ диапазона: дис. кандидата техн. наук. — М., 2006.

53. Иванкович М. В. Исследование путей повышения эффективности и разработка синтезатора частот для приемника комплекса мониторинга систем мобильной радиосвязи: дис. кандидата техн. наук. М., 2008.

54. Манассевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование. Пер. с англ./Под ред. А.С. Галина. М.: Радио и связь, 1979. - 384 с.

55. Рыжков А. В., Попов В. Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. -М.: Радио и связь, 1991.-264 с.

56. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ./Под ред. В.В. Макарова. М.: Связь, 1979. - 592 с.

57. Lindoff В., Malm P. BER Performance Analysis of a Direct Conversion Receiver//IEEE Transactions on communications.-2002. -Vol.50. №5. -P.856-865.

58. Nezami, M. Performance assessment of baseband algorithms for direct conversion tactical software defined receivers: I/Q imbalance correction, image rejection, DC removal and channelization//IEEE, 2002, P. 1-8.

59. Пестряков А. В., Макаров Е. В. Исследование узлов приемного тракта мобильных терминалов систем сотовой связи//Электросвязь.-2010.-№3.-С.27-30.

60. Пестряков А. В., Макаров Е. В. Влияние узлов тракта АЦП на энергетические потери в приемнике прямого преобразования систем сотовой связи//Т-Сотт — Телекоммуникации и Транспорт.-2009.-№6.-С.73-75.

61. Бахвалов Н. С. Численные методы. -М: Бином знаний, 2008. с. 632.

62. Костомаров Д. П., Фаворский А. П. Вводные лекции по численным методам. М: Логос, 2006. — 184 с.

63. Дьяконов В. П. Matlab 6.5SP1/7.0 + Simulink 5/6. Основы применения.-М: Солон Пресс, 2005. - 800 с.

64. Кетков Ю. и др. Matlab 7. Программирование, численные методы. — СПб:БХВ-Петербург, 2005. 742 с.

65. Махлин А. Фильтры на переключаемых конденсаторах//Компоненты и технологии.-2008.-№6.-С. 126 128.

66. Shen D. A 900-MHz RF Front-End with integrated Discrete-Time Filtering/ЯЕЕЕ Journal on Solid-State Circuits. 1996. - №12.-Vol.31.-РРД945-1954.

67. Опадчий Ю. Ф. Аналоговая и цифровая электроника. М: Горячая линия - Телеком, 2005. - 768 с.

68. Itkin and others, Patent US 2007/0123199 Al, 31.05.2007.

69. Макаров Е. В. Современные тенденции в построении многодиапазонных радиоприемных трактов устройств беспроводных сетей связи//Материалы VII Международно-технической конференции «Intermatic», часть 4 Москва, 2009. - С.242-244.

70. Семенов В. Фильтры сигналов низких и инфранизких частот на переключаемых конденсаторах//Современная электроника.-200б.-№2.-С.42-45.

71. Sterh U., etc. A fully differential CMOS integrated 4th order reconfigurable Gm-C lowpass filter for mobile communication//ICEC2003 papers.-2003.-pp. 1-5.

72. Kazcman D., etc. A single-chip tri-band (2100, 1900, 850/800 MHz) WCDMA/HSDPA cellular transceiver//IEEE of solid state circuits.-2006.-Vol.41.-№5.-pp.l 122 1132.

73. Walsh K., Johnson J. 3G/4G Multimode Cellular Front End Challenges. Part 1: Spectrum and Regulatory Issues.-RFMD White Paper, 2009 (www.rfmd.com)

74. Walsh K., Johnson J. 3G/4G Multimode Cellular Front End Challenges. Part 2: Architecture Discussion.-RFMD White Paper, 2009www.rfmd.coin)

75. Razavi B. RF Microelectronics. Prentice Hall. - 1998. - 345p.

76. Bowick Ch., etc. RF Circuit design. -Newnes.-1997.

77. Stefania S., etc. LTE The UMTS Long Term Evolution. From Theory to Practice. - The John Wiley and Sons, 2009. -p.612.

78. Brandollini M., etc. Toward multistandart mobile terminals — Fully integrated receivers requirements and architectures/ЯЕЕЕ Transaction on Microwave Theory and Techniques.-2005.- №3. Vol.53.-pp. 1026 - 1038.

79. Inder B. Fundamentals of RF and microwave transistor amplifiers. The John Wiley and Sons, 2009. -p.645.

80. Maxim Application Note 1762: A beginner's guide to filter topologies. -02, 2003 (www.maxim-ic.com).

81. Goldsmith A. Wireless Communications. Cambridge University Press, 2005.-p. 603.

82. Tabia P., etc. HSPA performance and Evolution: A practice perspective. -The John Wiley and Sons, 2009. -p.257.

83. Holma H., Toskala A. WCDMA for UMTS HSPA Evolution and LTE.-The John Wiley and Sons, 2007. -p.539.

84. Ramney M., etc. LTE and evolution to 4G wireless: Design and Measurement Challenges. Agilent Technologies Publication, 2009. -p. 445.

85. Банков В. H., Барулин JI. Г., Жодзишский М. И. и др.; под ред. Барулина Л. Г. Радиоприёмные устройства. — М: Радио и связь, 1984. — 272 е., ил.

86. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н. Н. Фомин, Н. Н. Буга, О. В. Головин и др.; Под редакцией Н. Н. Фомина. -3-е издание, стереотип. — М.: Горячая линия — Телеком, 2007. —520 е.: ил.

87. Распределение частотных диапазонов стандарта GSM (технологий GPRS, EDGE)

88. Основной стандарт GSM 900, P-GSM:- 890 915 МГц: передатчик мобильного терминала, приемник базовой станции;- 935 960 МГц: передатчик базовой станции, приемник мобильного терминала.

89. Расширенный стандарт GSM 900, E-GSM ( включает частотные диапазоны стандарта основного GSM 900):- 880 915 МГц: передатчик мобильного терминала, приемник базовой станции;- 925 960 МГц: передатчик базовой станции,' приемник мобильного терминала.

90. Распределение частотных диапазонов стандарта UMTS FDD

91. XI 1427.9-1447.9 1475.9 1495.91. XII 698-716 728 7461. XIII 777 787 746 - 7561. XIV 788-798 758-768

92. XV Зарезервировано Зарезервировано

93. XVI Зарезервировано Зарезервировано

94. XVII Зарезервировано Зарезервировано

95. XVIII Зарезервировано Зарезервировано1. XIX 830-845 875-8901. XX 832 862 791-821

96. XXI 1447.9-1462.9 1495.9-1510.9