基于Leeson模型的相位噪声分析及最小均方误差下的多用户MIMO下行预编码

简介：
本文采用Leeson模型对系统相位噪声进行深入分析，并提出一种基于最小均方误差准则的多用户MIMO下行链路预编码方案，以优化无线通信性能。 图2.16展示了基于Leeson模型的相位噪声曲线。根据Leeson的公式推导出该曲线，并将其分为三个区域：1/f3区、1/f2区以及噪声平带。需要指出的是，参数F是经验性的数据，必须通过实验测试获得，因此此模型无法用于预先分析相位噪声特性。此外，在Leeson模型中假设了振荡器的1/f3拐角频率点Aro,3与器件本身的1/f噪声拐角频率点Afco,l相同；然而实际测量表明这两个值并不一致。 进一步地，一些研究者对Leeson模型进行了扩展和改进。例如，文献中的分析考虑到了谐振网络及提供负阻的交叉耦合管所产生的噪声，并推导出： \[ \frac{4kTR}{f} + (4kTzg_m) = 2\sqrt{\frac{(4kTR)}{f}} \] 式(2.17)中假设两个交叉耦合管产生的噪声电流是独立的，且负阻gm/2与RL大致相等。另一文献则通过分析相位噪声在物理传输路径中的表现，并考虑尾电流带来的影响后得出： \[ F = 1 + \frac{Y}{f} + \frac{\gamma f_c}{g_m R_L} \] 式(2.18)中，\(\eta_{fr}\) 和 \(\eta_{bc}\) 分别代表交叉耦合管和尾电流管的沟道噪声系数（对于长沟道FET而言，Y等于2/3；短沟道器件则更大），\(g_m|_{bias}\) 是尾电流管跨导。当摆幅\(\Delta V = \frac{V_p}{6R_p}\)，式(2.18)可以简化为： \[ 1 + Yf + \gamma f_c / g_m R_L \] 通过这些改进，模型能够更好地反映振荡器相位噪声的实际特性。