移动通信技术和产业的飞速发展，使消费者获得了更好的用户体验，而衡量什么是“更好”的一个重要指标就是数据传输率，在第二代(2G)到第三代(3G)以及后三代(Beyond-3G)技术的演进中，数据传输率提高了几百倍。近年来随着在线视频、微博、社交网络等新兴网络应用的流行，消费者对无线设备数据传输率的要求也越来越高。为了满足现有应用的需求和未来的发展，国际电信联盟(ITU)要求，在低速移动中，第四代(4G)移动通信网络需要为终端用户提供超过1Gbps的数据传输率。相对于3G移动通信系统，这是一个质的飞跃，也给相应的研究和开发带来了极大地挑战。目前，国际上主要的发达国家都投入了大量的人力和物力进行4G系统的研发。我国也为此设立了03专项，志在获得领先地位。　　为了支持高速的无线数据传输率，4G移动通信系统在空中接口上做出了重大改变，主要包括支持比以往更宽的信道带宽;其次，放弃在3G系统中采用的扩频技术，采用OFDMA，大大减轻了多径效应对系统性能的影响，简化了均衡的设计;再次，支持多入多出(MIMO)传输技术，支持智能天线以及阵列处理。这些新技术的应用都给射频收发信机的设计带来了很大的挑战。本文研究了面向第四代移动通信网络的高性能宽带射频收发信机的关键技术和设计方法，研制了多种功能的射频系统并应用于4G试验网，具体如下:　　1)针对4G移动通信技术的特点，在新的空中接口的背景下，研究了射频电路的固有缺陷对宽带MIMO射频收发信机性能的影响，包括非线性、I/Q不平衡、相位噪声等。采用信号正交分解的方法，研究了无记忆级数多项式对弱非线性系统的表征，以及弱非线性系统在实际通信信号激励下的产生的相关和非相关失真，并推导了这些失真与业界广泛采用的二阶、三阶交调截止点(IIP2，IIP3)指标之间的关系。这种方法的优点是只要知道了实际通信信号的波形信息（可以通过仿真或是测量得到）和系统的IIP2，IIP3指标就可以得到由弱非线性效应产生的增益压缩以及二阶、三阶失真分量。将此研究成果应用到射频接收机的系统设计中，得到了一系列具有参考意义的设计曲线。研究了由I/Q不平衡产生的镜像干扰和载波泄露的内在机制，给出了适用于电路设计、调试的性能优化方法。研究了相位噪声指标对OFDM系统性能的影响，采用相位噪声模板指标来表征相位噪声的特性，然后通过仿真得出相位噪声模板指标与系统输出信号的误差矢量幅度(EVM)之间的关系，为射频系统的设计提供了有价值的参考。　　2)研究分析了目前应用比较广泛的射频收发信机的系统构架，包括零中频收发信机和超外差收发信机，以及相应的设计方法。利用文中对射频缺陷的分析结果，针对LTE-Advanced系统的指标要求，尤其是接收机的抗干扰指标，总结出了相应的设计准则，并给出了具有参考意义的设计曲线。　　3)针对国家863目标导向课题“宽带射频与多天线技术”，设计了一种高性能宽带MIMO射频收发信机。该射频系统采用TDD（时分双工）工作方式，工作于3.5GHz频段，信道带宽为100MHz，支持最大6×6的MIMO传输配置。在设计中，射频收发信机采用了非对称的构架，在发射链路采用了零中频结构，在接收链路采用了超外差结构。论文成功研制了国内首个支持4G系统的射频收发信机，测试结果能完全满足4G移动通信的要求。研制的射频系统提供给东南大学移动通信国家重点实验室和北京邮电大学等单位，顺利完成了国内首批4G移动通信的现场试验，无线传输速率超过1Gbps。　　4)对无线MIMO信道特性的掌握是实现高速无线数据传输的关键，也是目前学界研究的热门课题之一。针对实验室承担的国家科技重大专项课题“电波测量与信道建模”的需求，设计实现了用于宽带MIMO信道实时测量仪表的宽带射频子系统，包括用于移动测量的移动端设备以及支持分布式MIMO信道测量的ROF(RadioonFiber)射频拉远设备。射频子系统工作于2.4GHz和3.5GHz频段，采用TDD工作方式，最大支持4×4MIMO传输，信道带宽为100MHz，实测性能完全满足4G移动通信与宽带MIMO信道测量的要求。作为实验室研制的国内首套完全自主知识产权的宽带MIMO信道测量仪的一部分，研制的射频子系统在室内测量以及上海外场实景测量中很好地完成了测量任务。　　5)目前低频段（小于3GHz）的频率资源越来越匮乏，为了开发更多的频谱资源用于未来的高速移动通信，在更高的频段上进行无线通信基础技术的研究以及组网的试验势在必行。针对实验室承担的863重点项目课题“高频段宽带射频芯片与器件研究”和“高频段无线通信系统研发与示范”的子课题—“高频段射频模块子系统”的要求，研制了6GHz-6.3GHz频段的宽带射频收发信机以及采用ROF技术的用于分布式传输网络的射频子系统。射频收发信机支持最大8×8MIMO传输，采用TDD工作方式，信道带宽100MHz。ROF分布式传输射频子系统最大支持4个分布式站点，每个站点支持2个独立的射频收发通道以及极化分集，并解决了分布式站点间参考时钟的同步以及控制等问题。通过与清华大学、北京邮电大学、上海无线中心以及普天中国研究院等单位的联试，成功的建立了国内首个高频段无线通信示范系统。