毫米波5G终端设备OTA测试系统的设计与实现

这是一篇关于毫米波,5G终端设备,OTA测试的论文, 主要内容为目前5G已逐渐开始商用,5G终端产品也陆续发布,但所用频段均为FR1低频段资源,尚未使用毫米波FR2频段。随着5G技术的不断发展,终将采用FR2毫米波频段,毫米波才能真正的达到5G所描述的Gbit的峰值速率和毫米级的时延特性。所有的终端设备在上市发布前,都要经过相关认证机构的认证测试后,验证其射频性能符合标准才能够发布销售,因此,毫米波5G终端测试系统的实现对5G的商用有巨大推动作用,同时测量结果能够为终端设备的性能优化提供方向,有利于产品的完善。本文对工作在毫米波频段的5G终端用户设备设计并实现了一套完整的自动化测试系统,既保留了传统的无源测试同时又能够采用OTA(Over The Air)的测试方式对5G终端设备进行测量,本文内容主要有以下三个方面:1、对测试理论及测试方法的研究。介绍了 5G终端测试的相关理论,从有源测试(即OTA测试)和无源测试两个方面对测试指标进行了相关叙述,无源测试测试内容主要有方向图的测量和增益的测量,OTA测试的主要是对有效全向辐射功率、总辐射功率和有效全向灵敏度、总辐射灵敏度的测量,对上述测试指标进行研究并完成了相应测试方案的设计。同时,根据测试指标及测试方案,分析了测试系统所要采取的坐标系统以及不同坐标系下的极化问题,并根据方案进行了链路校准的方案设计。2、硬件系统和软件系统的设计与实现。根据设计的测试方案对硬件系统进行总体方案的设计,包括测试仪器,测量暗室,转台等硬件以及链路的组建。在完成硬件的环境搭建后开始进行软件系统的开发,软件系统包括测试软件和数据处理软件两部分,测试软件由参数测量模块和仪器驱动模块组成,参数测试模块是系统的操作中心,实现仪器的连接,并对测试参数进行配置实现相应测试功能,并向其它模块发送指令完成测试功能;仪器驱动模块用来控制硬件设备,比如测试仪器,转台等;数据处理软件包括图形处理模块和数据处理模块,是系统计算的核心,负责对测试得到的原始数据进行分析计算,获取增益、总辐射功率、总辐射灵敏度等指标,以图形界面或文件的形式进行展示,并对切面方向图的主瓣电平、主瓣宽度、副瓣电平和副瓣宽度等波束参数进行算法的设计实现。最后各模块通过人机交互界面整合在一起,组成完整的自动化测试软件系统。3、对系统的测试验证。在完成测试系统的实现后,对标准角锥喇叭天线进行仿真设计,得到理想的仿真结果,并对仿真的角锥喇叭在28GHz频段下进行实际测量,获取系统的实际测量数据用于和仿真结果进行对比,验证测试系统的正确性以及软件的功能性。之后对5G手机进行了 28G频段实际测试。

智能反射面辅助的毫米波通信系统下行链路传输方案设计

这是一篇关于毫米波,智能反射面,相移设计,机器学习,复数神经网络的论文, 主要内容为随着无线通信技术的不断发展,通信系统对可达速率的要求越来越高。在第五代移动通信系统(The Fifth Generation of Mobile Communication Systems,5G)中,毫米波通信技术作为关键支撑技术之一,近年来受到广泛关注。毫米波频带资源丰富,可以显著提升通信系统性能。但是,毫米波频段高、传输损耗大、易被障碍物遮挡,不利于广域覆盖。智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)的引入有望解决毫米波通信系统的覆盖问题。智能反射面由大量低成本的无源器件组成,通过改变这些器件的参数可以实现对反射信号的调控。同时,由于增加了一条额外的信号传播链路,智能反射面有助于解决障碍物遮挡问题。然而,智能反射面辅助的毫米波通信系统性能提升的关键在于恰当设计反射面的相移矩阵,即反射信号的被动波束赋形。现有方案往往采用主被动波束赋形的联合设计,受限于反射相移的恒模约束,算法复杂度较高,实际部署难度较大。针对上述问题,本文在智能反射面辅助的毫米波系统下行链路中,以可达速率最大化为优化目标,开展智能反射面相移设计研究。具体研究内容如下。第一,基于经典优化理论,研究智能反射面的相移设计问题。首先,建立引入智能反射面后系统的接收信号以及信道模型,并以可达速率为优化目标提出智能反射面相移设计的优化问题;然后,针对目标函数形式复杂而难以优化的问题,利用矩阵特征值的性质,推导其下界并表示为矩阵迹的函数,从而将原优化问题转换为对矩阵迹的下界进行优化;接着,针对智能反射面相移恒模的非凸约束,利用连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)等两种方法对优化问题进行转化并求解;最后,仿真结果表明,与现有文献中方案相比,所提方法可以达到更高的系统可达速率且复杂度极低。第二,基于机器学习理论,研究智能反射面的相移设计问题。首先,由于通信系统中信号、信道以及智能反射面的相移通常都采用复数表现形式,本文针对性的设计了复数神经网络,能够根据输入的信道状态信息,输出优化后反射面相移系数;其次,针对反射相移的恒模约束问题,在复数神经网络的输出层引入特殊设计的激活函数,可以实现复数的相位提取功能;再次,针对训练数据中最优反射相移难以获取的问题,采用无监督学习方法,设计了基于可达速率最大化的损失函数;然后,推导了后向传播算法中各层参数的梯度表达式;最后,仿真结果表明,所提神经网络训练收敛速度快,与基于经典优化理论算法相比,可以实现更高的系统可达速率。

毫米波5G终端设备OTA测试系统的设计与实现

这是一篇关于毫米波,5G终端设备,OTA测试的论文, 主要内容为目前5G已逐渐开始商用,5G终端产品也陆续发布,但所用频段均为FR1低频段资源,尚未使用毫米波FR2频段。随着5G技术的不断发展,终将采用FR2毫米波频段,毫米波才能真正的达到5G所描述的Gbit的峰值速率和毫米级的时延特性。所有的终端设备在上市发布前,都要经过相关认证机构的认证测试后,验证其射频性能符合标准才能够发布销售,因此,毫米波5G终端测试系统的实现对5G的商用有巨大推动作用,同时测量结果能够为终端设备的性能优化提供方向,有利于产品的完善。本文对工作在毫米波频段的5G终端用户设备设计并实现了一套完整的自动化测试系统,既保留了传统的无源测试同时又能够采用OTA(Over The Air)的测试方式对5G终端设备进行测量,本文内容主要有以下三个方面:1、对测试理论及测试方法的研究。介绍了 5G终端测试的相关理论,从有源测试(即OTA测试)和无源测试两个方面对测试指标进行了相关叙述,无源测试测试内容主要有方向图的测量和增益的测量,OTA测试的主要是对有效全向辐射功率、总辐射功率和有效全向灵敏度、总辐射灵敏度的测量,对上述测试指标进行研究并完成了相应测试方案的设计。同时,根据测试指标及测试方案,分析了测试系统所要采取的坐标系统以及不同坐标系下的极化问题,并根据方案进行了链路校准的方案设计。2、硬件系统和软件系统的设计与实现。根据设计的测试方案对硬件系统进行总体方案的设计,包括测试仪器,测量暗室,转台等硬件以及链路的组建。在完成硬件的环境搭建后开始进行软件系统的开发,软件系统包括测试软件和数据处理软件两部分,测试软件由参数测量模块和仪器驱动模块组成,参数测试模块是系统的操作中心,实现仪器的连接,并对测试参数进行配置实现相应测试功能,并向其它模块发送指令完成测试功能;仪器驱动模块用来控制硬件设备,比如测试仪器,转台等;数据处理软件包括图形处理模块和数据处理模块,是系统计算的核心,负责对测试得到的原始数据进行分析计算,获取增益、总辐射功率、总辐射灵敏度等指标,以图形界面或文件的形式进行展示,并对切面方向图的主瓣电平、主瓣宽度、副瓣电平和副瓣宽度等波束参数进行算法的设计实现。最后各模块通过人机交互界面整合在一起,组成完整的自动化测试软件系统。3、对系统的测试验证。在完成测试系统的实现后,对标准角锥喇叭天线进行仿真设计,得到理想的仿真结果,并对仿真的角锥喇叭在28GHz频段下进行实际测量,获取系统的实际测量数据用于和仿真结果进行对比,验证测试系统的正确性以及软件的功能性。之后对5G手机进行了 28G频段实际测试。

毫米波双极化高速通信系统中均衡算法的研究与实现

这是一篇关于毫米波,双极化,均衡,并行FIR,FPGA实现的论文, 主要内容为随着无线通信技术的迅猛发展,低频段的频谱资源日益短缺,毫米波有着丰富的频谱资源和可用带宽,为实现远距离超高速通信带来了可能。此外,双极化频率复用技术是提高频谱利用率的主要手段,广泛应用于无线通信中。本文将重点介绍毫米波双极化系统基带信号处理中均衡模块的研究与实现。针对毫米波双极化高速通信系统中存在的符号干扰和极化干扰问题,首先提出了在发射端构造传输矩阵,接收端采用最小二乘(Least Square,LS)信道估计、多帧数据联合处理得到频域信道矩阵估计值的方法。并将信道估计值结合迫零(Zero Forcing,ZF)均衡算法求得等效逆信道参数,之后通过IFFT变换求得时域均衡滤波系数,滤波器根据得到的滤波系数对双极化系统中的数据进行均衡处理,以抵消极化系统中存在的干扰。其次选取Rummler信道对本文设计方法的可行性及有效性利用MATLAB进行仿真分析。仿真结果表明,该方案可以有效的解决高阶调制下,误码率出现的地板效应。此外,在64QAM调制下系统的极化干扰改善度约18d B。最后针对高速通信系统对速率和时延的要求,设计了双通道8路并行均衡滤波器,并利用FPGA进行了硬件实现与测试验证。本文针对毫米波双极化高速通信系统,给出了均衡算法的设计与实现方法。本方法采用非迭代的方式进行设计,利于硬件实现、适合高速通信系统,可以同时解决双极化系统中符号干扰和极化干扰问题,具有一定的工程应用价值。

低剖面高增益毫米波透镜天线

这是一篇关于毫米波,低剖面,高增益,惠更斯超表面,透镜天线的论文, 主要内容为随着无线通讯系统的不断发展,目前毫米波在频谱和标准方面已基本形成,工程中对天线性能的要求越来越高,宽带、高增益、低剖面等高性能的天线已经成为发展趋势。作为透射超表面的典型——惠更斯超表面,通过设计虚拟电流和虚拟磁流之间的平衡,同时实现了接近完美的透射和360°的透射相移。惠更斯超表面的独特能力在平面透镜天线领域有着重要应用。为了解决传统透镜天线增益低、尺寸大和制作过程复杂等问题。本文根据惠更斯谐振原理设计一种新型的上下金属使用修正的“耶路撒冷”十字架结构对称图案超表面单元。该对称单元体积小、排布紧凑,具有双极化响应,可以同时实现近完美透射和超过360°透射相位变化范围。以上单元优良的传输特性,为低剖面高增益天线的设计提供了必要的条件,可为高性能天线的实现提供新思路。本文研究内容主要包括以下几部分:第一部分通过毫米波透镜天线基础理论,了解对电磁波进行传输调控机制。利用广义斯涅尔定律计算出超表面聚焦相位补偿图,介绍惠更斯超表面的等效原理和惠更斯超表面对透射电磁波传输特性的调控方式。最后分析透镜天线的基本性能以及可以通过调节哪些参数达到对天线性能的良好调控。第二部分主要介绍毫米波透镜天线单元的设计与仿真。首先介绍设计修正的“耶路撒冷”十字架结构单元,分析单元上下金属在电磁波照射下产生惠更斯谐振现象,使电磁波完全透过设计单元。其次分析设计单元各个参数对透射电磁波传输振幅和相位的影响。为了实现对透射电磁波超过360°的相位补偿,本文提出采用修正的“耶路撒冷”十字惠更斯超表面单元,最后根据所有参数对电磁波传输特性的影响,选择出最优的几组数据,以达到对透射电磁波的完美调控。第三部分主要介绍毫米波透镜天线的设计与仿真。首先我们从馈源喇叭入手,介绍使用馈源的基本辐射性能和主要参数,接着根据工作频率、喇叭焦距和阵面大小计算出设计阵面的参数分布,生成惠更斯超表面。接着对生成阵面在CST仿真软件中进行仿真,分析仿真结果。最后为检验所设计超表面性能的实测性能,根据设计阵面的结构参数制备实物,然后将制备实物送往东南大学毫米波国家重点实验室进行结果测试,最后将实物测试结果与仿真结果对比,验证天线的低剖面高增益性能。本文设计的透镜具有低剖面的优点。电介质板的厚度仅为1.27mm,与设计频段28GHz的波长10.7mm相比,非常小,大约仅为波长的八分之一。相比之下,传统多层板结构透镜天线的结构至少要求是两层板,再加上中间的空气隔层,厚度达到波长量级。这一特点远优于传统的多层板结构透镜天线,在现实应用中具有广阔的潜力。

毫米波双极化高速通信系统中均衡算法的研究与实现

这是一篇关于毫米波,双极化,均衡,并行FIR,FPGA实现的论文, 主要内容为随着无线通信技术的迅猛发展,低频段的频谱资源日益短缺,毫米波有着丰富的频谱资源和可用带宽,为实现远距离超高速通信带来了可能。此外,双极化频率复用技术是提高频谱利用率的主要手段,广泛应用于无线通信中。本文将重点介绍毫米波双极化系统基带信号处理中均衡模块的研究与实现。针对毫米波双极化高速通信系统中存在的符号干扰和极化干扰问题,首先提出了在发射端构造传输矩阵,接收端采用最小二乘(Least Square,LS)信道估计、多帧数据联合处理得到频域信道矩阵估计值的方法。并将信道估计值结合迫零(Zero Forcing,ZF)均衡算法求得等效逆信道参数,之后通过IFFT变换求得时域均衡滤波系数,滤波器根据得到的滤波系数对双极化系统中的数据进行均衡处理,以抵消极化系统中存在的干扰。其次选取Rummler信道对本文设计方法的可行性及有效性利用MATLAB进行仿真分析。仿真结果表明,该方案可以有效的解决高阶调制下,误码率出现的地板效应。此外,在64QAM调制下系统的极化干扰改善度约18d B。最后针对高速通信系统对速率和时延的要求,设计了双通道8路并行均衡滤波器,并利用FPGA进行了硬件实现与测试验证。本文针对毫米波双极化高速通信系统,给出了均衡算法的设计与实现方法。本方法采用非迭代的方式进行设计,利于硬件实现、适合高速通信系统,可以同时解决双极化系统中符号干扰和极化干扰问题,具有一定的工程应用价值。

基于CMOS工艺毫米波接收机前端芯片设计

这是一篇关于CMOS,毫米波,可重构,LNA,接收机前端芯片,巴伦的论文, 主要内容为随着人们对于无线通信设备高速率需求逐渐加大,通信技术进入5G时代。毫米波频段凭借着其高宽带和频谱资源丰富等优点,成为实现高速率无线数据传输的首选。与此同时,硅基CMOS工艺因其成本低廉、集成度高等不可取代的优势成为了毫米波频段无线通信系统设计的主流工艺。由低噪声放大器和混频器组成的接收机前端芯片电路是无线通信系统中的关键模块之一,其性能直接影响着通信系统的灵敏度和通信距离等。本文对CMOS工艺下的低噪声放大器以及毫米波接收机前端芯片电路开展了研究和设计。首先,本文对低噪声放大器和毫米波接收机前端芯片进行了调研,在了解电路的研究进展、工作原理和设计方法的基础上,对所使用的电路结构优缺点进行总结,为后续电路设计打下基础。其次,本文在65nm CMOS工艺下设计了两款低噪声放大器以及一款毫米波接收机前端芯片电路。第一款低噪声放大器由带中和电容的差分共源结构实现。电路采用中和电容结构来解决栅漏电容带来的端口隔离度低、结构稳定性差的问题;采用变压器巴伦结构实现电路阻抗匹配,并且达到电路低损耗和面积小的目的。对电路流片加工后进行测试验证,测试结果表明,在37～43 GHz时,电路小信号增益为19.2～20.5 dB,3 dB带宽为10 GHz(34.5～44.5 GHz)。在整个工作频段内噪声系数为3.1～4.2 dB。芯片整体面积仅0.211 mm2。为满足通信系统呈现多频带工作的发展趋势,设计了一款可重构双频段低噪声放大器。文中推导并详细分析了由可重构网络和放大器等效电路组成的谐振网络的极点特性。通过建立开关两种状态下两个可重构频率与变压器线圈电感比的关系,确定开关的位置和可重构匹配网络的具体参数。通过该方法设计的可重构低噪声放大器电路流片加工后进行测试,测试结果显示,该电路在两个频段(24～29.5 GHz,32～39 GHz)内,小信号增益均大于25 dB,在两个工作频段内峰值增益分别为33.9 dB和28.8 dB;电路噪声系数在两个频段内分别小于4.3 dB和4.6 dB。该可重构低噪声放大器芯片面积仅0.34 mm2。在此基础上,对接收机前端芯片关键电路混频器进行了研究,设计了一款由低噪声放大器与混频器组成的毫米波接收机前端芯片。混频器采用了吉尔伯特单元(Gilbert)作为核心电路。在混频器后续加了两级电阻反馈放大器,对中频信号进行放大的同时完成输出端阻抗匹配。对电路进行流片后测试验证,测试结果表明:在输入射频37～43 GHz,输出中频5～7 GHz整个设计频段内,整体电路转换增益在19.7 dB以上,电路噪声最小值为3.8dB,输出1 dB压缩点在0 dBm左右。包含测试焊盘的电路面积仅为0.334 mm2。本文通过对低噪声放大器包括可重构低噪声放大器和接收机前端芯片的设计方法进行分析,设计了两款低噪声放大器以及一款毫米波接收机前端芯片电路。对比目前在CMOS工艺上完成近似频段的其他低噪声放大器,本文中的两款低噪声放大器在电路噪声、增益以及芯片面积等方面均存在优势。本文对这三个电路的设计方法进行了总结,为后续可重构方案的实现以及毫米波前端芯片的研究提供了设计思路,具有一定的研究价值。

基于CMOS工艺的毫米波混频器研究与设计

这是一篇关于混频器,CMOS,毫米波,汽车雷达的论文, 主要内容为随着毫米波技术的飞速发展,汽车雷达作为辅助驾驶中的关键传感器,受到了学术界和工业界的广泛关注。由于混频器的频率转换功能至关重要,因此混频器视为射频收发系统中的核心模块。得益于硅基工艺的日益成熟,现如今相应的晶体管特征频率已经能够满足W波段集成电路的设计需求。混频器作为毫米波汽车雷达芯片中的关键模块,对射频系统性能起到关键作用。本文在CMOS毫米波有源混频器方面开展了深入研究。本文的研究内容主要分为以下两个部分:1.77GHz高增益低噪声下变频混频器的研究与设计。为了提高传统混频器在毫米波段的增益,本文设计并分析了一种新型的高增益、低噪声CMOS有源下变频混频器。在设计中采用了改进型跨导提升技术和PMOS动态开关电路,以达到提高跨导和消除噪声的效果。为了提高混频器的性能,设计的结构主要是基于Gilbert单元混频器,并结合并联LC谐振网络、最佳偏置电路和输出buffer电路来实现。仿真结果表明,该下混频器的工作频率为71-86GHz,最大转换增益为18.4d B,LO-RF隔离度大于60d B。在中频频率为200MHz时,测得单边带噪声系数为9.2d B。在1.2V电压和2d Bm的LO功率下,混频器消耗的功率为6.96m W。2.应用于雷达系统的高线性度宽带下混频器的研究与设计。为了解决雷达接收机的线性失真问题,本文提出并设计了一款具有高线性度的90GHz宽带下混频器。在混频器的跨导级,采用了交叉耦合电容和改进型后失真(post distortion,PD)技术,消除三阶非线性带来的影响,有效提高了混频器的线性度。同时,跨导级采用电感负反馈结构以提高线性度,并且电感通过与电容谐振,有效提高了信号的带宽。此外,输出端引入了中频放大器结构,增强电路的增益性能。仿真结果表明,对于工作在82-100GHz频率范围内的有源下变频混频器,最终实现9.2d B的最大电压转换增益,10.3d B的单边带噪声系数,13.7d Bm的输入三阶交调点。混频器电路在1.2V低压下功耗为7.3m W。在本项工作中,使用的混频器设计均采用TSMC 90-nm CMOS工艺。电路设计和前仿真使用先进设计系统(Advanced Design system,ADS)软件进行,最后的版图设计使用Cadence Virtuoso工具实现。以上仿真结果表明,混频器的所有性能参数都符合预期的设计指标。

毫米波误差检测模块研究

这是一篇关于功分/耦合器,毫米波,误差检测模块的论文, 主要内容为误差检测模块常用于射频对消系统中，用于提取对消系统中泄露信号的幅度和相位信息，通过一次或多次变频将该信号降频，方便后级模块识别和提取该信息。本文根据射频对消系统整体设计要求，选用二次变频方案设计和制作该模块。模块主要由单边带混频器、下变频器和放大器组成。由于工作在毫米波段的单边带混频器尚无成品可供选择，本文采用混合集成方案设计的单边带混单元具有重大意义。 在第一章绪论部分简要介绍了误差检测模块的由来和国内外发展动态。第二章对误差检测模块的原理和构成做了简要概述，对两种常见的误差检测模块结构进行分析。第三章对模块中所用的无源电路进行设计，尤其对工作于毫米波段的各类型平面功分/耦合结构进行了分析和设计。对工作于9296GHz的改进型Wilkinson功分器进行了加工和测试。为了保证模块中电路工作效果和结构的简单，模块采用较常见的环形耦合器结构来实现能量的功分与合成。通过对8mm波段误差检测模块的测试证明该结构具有优良的性能。第四章对模块中所用有源电路进行了介绍，分析了放大器，混频器等器件的工作原理，并根据系统要求选择合适的混频器和放大器单片。第五章对模块进行整体设计，根据第三章设计的无源电路结构和第四章选择的固态电路芯片，制定模块的设计方案。将高频电路和低频电路分别设计在腔体的上下层。加工腔体，基板和PCB板。对8mm误差检测模块进行装配，调试和测试。最后对测试结果进行分析，并以此为基础设计了工作于3mm波段的误差检测模块。第六章对全文进行总结，对功分器和模块的测试结果进行分析，给出了下一步需要改进和优化的地方。

智能反射面辅助的毫米波通信系统下行链路传输方案设计

这是一篇关于毫米波,智能反射面,相移设计,机器学习,复数神经网络的论文, 主要内容为随着无线通信技术的不断发展,通信系统对可达速率的要求越来越高。在第五代移动通信系统(The Fifth Generation of Mobile Communication Systems,5G)中,毫米波通信技术作为关键支撑技术之一,近年来受到广泛关注。毫米波频带资源丰富,可以显著提升通信系统性能。但是,毫米波频段高、传输损耗大、易被障碍物遮挡,不利于广域覆盖。智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)的引入有望解决毫米波通信系统的覆盖问题。智能反射面由大量低成本的无源器件组成,通过改变这些器件的参数可以实现对反射信号的调控。同时,由于增加了一条额外的信号传播链路,智能反射面有助于解决障碍物遮挡问题。然而,智能反射面辅助的毫米波通信系统性能提升的关键在于恰当设计反射面的相移矩阵,即反射信号的被动波束赋形。现有方案往往采用主被动波束赋形的联合设计,受限于反射相移的恒模约束,算法复杂度较高,实际部署难度较大。针对上述问题,本文在智能反射面辅助的毫米波系统下行链路中,以可达速率最大化为优化目标,开展智能反射面相移设计研究。具体研究内容如下。第一,基于经典优化理论,研究智能反射面的相移设计问题。首先,建立引入智能反射面后系统的接收信号以及信道模型,并以可达速率为优化目标提出智能反射面相移设计的优化问题;然后,针对目标函数形式复杂而难以优化的问题,利用矩阵特征值的性质,推导其下界并表示为矩阵迹的函数,从而将原优化问题转换为对矩阵迹的下界进行优化;接着,针对智能反射面相移恒模的非凸约束,利用连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)等两种方法对优化问题进行转化并求解;最后,仿真结果表明,与现有文献中方案相比,所提方法可以达到更高的系统可达速率且复杂度极低。第二,基于机器学习理论,研究智能反射面的相移设计问题。首先,由于通信系统中信号、信道以及智能反射面的相移通常都采用复数表现形式,本文针对性的设计了复数神经网络,能够根据输入的信道状态信息,输出优化后反射面相移系数;其次,针对反射相移的恒模约束问题,在复数神经网络的输出层引入特殊设计的激活函数,可以实现复数的相位提取功能;再次,针对训练数据中最优反射相移难以获取的问题,采用无监督学习方法,设计了基于可达速率最大化的损失函数;然后,推导了后向传播算法中各层参数的梯度表达式;最后,仿真结果表明,所提神经网络训练收敛速度快,与基于经典优化理论算法相比,可以实现更高的系统可达速率。

毫米波5G终端设备OTA测试系统的设计与实现

这是一篇关于毫米波,5G终端设备,OTA测试的论文, 主要内容为目前5G已逐渐开始商用,5G终端产品也陆续发布,但所用频段均为FR1低频段资源,尚未使用毫米波FR2频段。随着5G技术的不断发展,终将采用FR2毫米波频段,毫米波才能真正的达到5G所描述的Gbit的峰值速率和毫米级的时延特性。所有的终端设备在上市发布前,都要经过相关认证机构的认证测试后,验证其射频性能符合标准才能够发布销售,因此,毫米波5G终端测试系统的实现对5G的商用有巨大推动作用,同时测量结果能够为终端设备的性能优化提供方向,有利于产品的完善。本文对工作在毫米波频段的5G终端用户设备设计并实现了一套完整的自动化测试系统,既保留了传统的无源测试同时又能够采用OTA(Over The Air)的测试方式对5G终端设备进行测量,本文内容主要有以下三个方面:1、对测试理论及测试方法的研究。介绍了 5G终端测试的相关理论,从有源测试(即OTA测试)和无源测试两个方面对测试指标进行了相关叙述,无源测试测试内容主要有方向图的测量和增益的测量,OTA测试的主要是对有效全向辐射功率、总辐射功率和有效全向灵敏度、总辐射灵敏度的测量,对上述测试指标进行研究并完成了相应测试方案的设计。同时,根据测试指标及测试方案,分析了测试系统所要采取的坐标系统以及不同坐标系下的极化问题,并根据方案进行了链路校准的方案设计。2、硬件系统和软件系统的设计与实现。根据设计的测试方案对硬件系统进行总体方案的设计,包括测试仪器,测量暗室,转台等硬件以及链路的组建。在完成硬件的环境搭建后开始进行软件系统的开发,软件系统包括测试软件和数据处理软件两部分,测试软件由参数测量模块和仪器驱动模块组成,参数测试模块是系统的操作中心,实现仪器的连接,并对测试参数进行配置实现相应测试功能,并向其它模块发送指令完成测试功能;仪器驱动模块用来控制硬件设备,比如测试仪器,转台等;数据处理软件包括图形处理模块和数据处理模块,是系统计算的核心,负责对测试得到的原始数据进行分析计算,获取增益、总辐射功率、总辐射灵敏度等指标,以图形界面或文件的形式进行展示,并对切面方向图的主瓣电平、主瓣宽度、副瓣电平和副瓣宽度等波束参数进行算法的设计实现。最后各模块通过人机交互界面整合在一起,组成完整的自动化测试软件系统。3、对系统的测试验证。在完成测试系统的实现后,对标准角锥喇叭天线进行仿真设计,得到理想的仿真结果,并对仿真的角锥喇叭在28GHz频段下进行实际测量,获取系统的实际测量数据用于和仿真结果进行对比,验证测试系统的正确性以及软件的功能性。之后对5G手机进行了 28G频段实际测试。

面向自动驾驶场景车路协同的超视距感知验证平台设计与开发

这是一篇关于自动驾驶车辆,车路协同,移动边缘计算,目标检测,毫米波的论文, 主要内容为自动驾驶车辆的安全高效运行离不开对周围环境的感知,这种环境感知主要表现为目标检测。然而基于深度学习的目标检测模型计算复杂度过高,不能直接将检测任务部署在资源有限的移动端,卸载到云端又会带来很大的响应时延。此外,感知层对目标检测技术是至关重要的,但现阶段单车感知在很多场景下会出现视觉盲区,影响车辆的安全驾驶。因此本文围绕这两个技术难点,设计了基于边缘计算的实时目标检测框架,并搭建了高低频协同的超视距感知平台,提高了自动驾驶车辆的检测性能并拓展了其感知范围。本文的贡献主要分为两部分:(1)面向自动驾驶高性能实时目标检测的需求,本文提出了基于边缘计算的目标检测框架,将服务器从云端下放至边缘侧,提供实时的检测服务。单阶段目标检测算法YOLOX是目前的主流算法并且满足自动驾驶的需求,但是该算法在高密集目标区域中对小目标的检测精度并不理想。针对这一问题本文采用CIOU损失作为模型的定位损失函数,并选取KITTI数据集对模型训练。训练结果表示,本文所提的改进YOLOX模型提高了小目标的检测能力,检测精度相较于原始YOLOX模型和双阶段Faster RCNN模型分别提升1.4%和2.7%。(2)针对自动驾驶单车感知存在视野盲区的问题,本文提出了毫米波和Sub-6GHz不同空口频段协同的超视距感知模型,充分发挥毫米波频段大带宽优势以及Sub-6GHz频段广覆盖优势,并于实验室搭建了 28GHz毫米波硬件平台和Sub-6GHz USRP硬件平台,将视频传输业务作为性能分析的基础。基于所搭建的硬件平台进行链路性能对比,仿真实验表明,相较于只考虑Sub-6GHz频段的部署方式,毫米波高频段和Sub-6GHz低频段协同的架构可以降低时延29.8%,且链路吞吐量提高93.2%。