Mobile WiMAX Phase Locked Loop Digital Filter Design

Abstract

Abstract

WiMAX system is one of the most popular broadband wireless technologies nowadays. It is expected to provide broadband access services to residential and enterprise clients in an economical approach. The most important and significant part in WiMAX system is the phase locked loop (PLL) circuits. PLL directly influence both quality of service (QoS) and the behavior against noise of the WiMAX system, so its optimal design is a main challenge. This research introduced one of the methods for designing PLL including digital low pass filter. The proposed method took in consideration all the mobile WiMAX technology requirements, which are; small settling time, small overshoot and small rise time for the signal. Achieving the PLL optimal design is accomplished by using linear programming matlab code to design the digital low pass filter with appropriate adjustment of certain design parameters. Besides, the digital filter (Finite Impulse Response, Low-pass filter) is simulated via matlab Simulink model represented in fractional frequency synthesizer to achieve all mobile WiMAX requirements which are; small settling time, small overshoot and small rise time. Experiments show the designed PLL and the FIR digital filter improve the transient behavior and meet all mobile WiMAX requirements. Also they show when comparing the proposed PLL design with the state -of -the -art it outperform all of Chou’s, Staggs and Kozak design methods.

المستخلص

يعد نظام وآيماكس احد اشهر التقنيات اللاسلكية واسعة النطاق في الوقت الحاضر، ومن المتوقع ان تقدم خدمات الوصول الي النطاق العريض للعملاء من المؤسسات والشركات بطريقة إقتصادية. الجزء الاكثر أهمية في نظام الوآيماكس هو دوائر الحلقة المغلقة التى تؤثر بشكل مباشر علي جـــودة الخدمة والسلوك ضد ضوضاء نظام الوآيماكس ، لذا فإن تصميمها الامثل هو التحدي الرئيسي.

يناقش هذا البحث تقديم أحد طرق تصميم دوائر الحلقة المغلقة بما في ذلك المرشح الرقـمي المنخفض، حيث أخذت الـطريقة المقترحة في الاعتبار جـميع متطلبات تقنية الوآيماكس ، وهي : وقت تسوية صغير، تجاوز او تخطي بسيط ، ووقت إرتفاع صغير للإشارة اللاسلكية. يتم تحقيق التصميم الامثل لدوائر الحلقة المغلقة باستخدام كود ماتلاب طريقة البرمجة الخطية بغرض تصميم المرشح الرقمي المنخفض مع التعديل المناسب لبعض العوامل المتغيرة في التصميم ، الي جـــانب ذلك تمت محاكاة تصميم المرشح الرقمي المنخفض عبر نموزج محاكاة مولف الترددات في برنامج الماتلاب بغرض تحقيق جميع متطلبات تقنية وآيماكس المتمثلة فى وقت تسوية صغير، تجاوز بسيط ، ووقت إرتفاع صغير للإشارة. تظهر التجــارب أن دوائر الحـلقة المغلقة المصممة والمــرشح الرقـــمي المنخفض يعملان علي تحســين السلوك العابر للاشارة وتلبية جميع متطلبات تقنية الوآيماكس . كما أنها تظهر تفوق هذا التصميم المقترح عند مقارنته مع طرق التصميم السابقة لكل من شوو ، كوزاك ، و ستيج.