WiMAX系統(tǒng)綜合測試平臺(tái)及預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、目前，多入多出技術(shù)(Multiple-input multiple-output，MIMO)與正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)已被采用為下一代無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.16d/e，即WiMAX)和第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的長期演進(jìn)技術(shù)(Long Term Evolution，LTE)的物理層核心技術(shù)。在過去的十幾年中，對基于MIMO-OFDM的基帶信號

2、處理算法與空時(shí)頻編碼方法的理論研究已經(jīng)充分表明：MIMO和OFDM技術(shù)的結(jié)合，不僅可以利用空間復(fù)用和多載波傳輸實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，還可以利用空間分集與頻率分集提高鏈路傳輸?shù)目煽啃?。尤其是在近五年中，利用發(fā)射端已知信道狀態(tài)信息的閉環(huán)MIMO傳輸技術(shù)，如預(yù)編碼、波束成形等技術(shù)，已被證明是可進(jìn)一步提高M(jìn)IMO-OFDM系統(tǒng)鏈路傳輸質(zhì)量與系統(tǒng)容量的有效方案。然而，已有的理論研究較多關(guān)注的是基帶信號處理算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，從硬件實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測試與

3、應(yīng)用需求等角度，對基帶信號處理算法及關(guān)鍵技術(shù)的研究成果則較少發(fā)布。本文基于WiMAX系統(tǒng)的物理層鏈路與射頻鏈路信號測試平臺(tái)，首先研究了MIMO-OFDM的一些關(guān)鍵基帶信號處理算法的實(shí)現(xiàn)及測試方法，并重點(diǎn)研究了預(yù)編碼算法的設(shè)計(jì)及在實(shí)際WiMAX硬件測試平臺(tái)中的性能。 本文的第一部分先綜述了WiMAX組織及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即全文的研究依據(jù)：固定無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)-802.16d-2004，并簡要介紹了改進(jìn)后的移動(dòng)無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)-8

4、02.16e，以及WiMAX最新的IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)和其他寬帶無線技術(shù)。然后闡述了現(xiàn)有的WiMAX系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，并列出了本文準(zhǔn)備研究的問題。第一部分的最后介紹了全文的結(jié)構(gòu)安排。 本文的第二部分概述了WiMAX系統(tǒng)綜合測試平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法、組成結(jié)構(gòu)與測量方法，及在一些典型環(huán)境下的測量結(jié)果。本文所討論的WiMAX系統(tǒng)綜述測試平臺(tái)是利用美國國家儀器公司(National Instrument，NI)提供的射頻信號發(fā)生器和射頻

5、信號分析儀建立，包括基帶物理層鏈路與無線射頻鏈路(RF)信號測試兩部分。基于軟件可調(diào)、系統(tǒng)可重構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，該測試平臺(tái)可靈活的改變系統(tǒng)參數(shù)，如子載波頻率，系統(tǒng)帶寬，幀結(jié)構(gòu)，以及發(fā)射/接收天線結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的硬件與軟件改變可全部通過Matlab編程語言與NI公司的LabVIEW軟件的交互控制完成。其次，重點(diǎn)討論了基帶信號處理算法的實(shí)現(xiàn)、硬件設(shè)計(jì)，及不同信道環(huán)境下的實(shí)地測量等問題，給出了一些實(shí)地測量的結(jié)果，并進(jìn)行了分析。通過與計(jì)算機(jī)仿真得到的數(shù)

6、據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了所構(gòu)建的WiMAX測試平臺(tái)的性能與理論設(shè)計(jì)的一致性?；谠撈脚_(tái)，本文繼續(xù)對其他基帶信號處理算法，如同步，信道估計(jì)，空時(shí)編碼等，進(jìn)行了性能評估。 本文的第三部分首先闡述了閉環(huán)自適應(yīng)MIMO特征模式傳輸方法，即MIMO-OFDM EMTS(Eigenmode Transmission System)系統(tǒng)。其次，在WiMAX測試平臺(tái)上，對MIMO-OFDM EMTS進(jìn)行了搭建。最后討論了在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)中所涉及的一些技