WiMAX系統(tǒng)綜合測試平臺及預編碼技術(shù)研究.pdf

1、目前，多入多出技術(shù)(Multiple-input multiple-output，MIMO)與正交頻分復用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)已被采用為下一代無線城域網(wǎng)標準(IEEE802.16d/e，即WiMAX)和第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)的長期演進技術(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用和多載波傳輸實現(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)目煽啃浴Ｓ绕涫窃诮迥曛?，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)，如預編碼、波束成形等技術(shù)，已被證明是可進一步提高MIMO-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注的是基帶信號處理算法的設計與優(yōu)化，從硬件實現(xiàn)、系統(tǒng)測試與

3、應用需求等角度，對基帶信號處理算法及關鍵技術(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，首先研究了MIMO-OFDM的一些關鍵基帶信號處理算法的實現(xiàn)及測試方法，并重點研究了預編碼算法的設計及在實際WiMAX硬件測試平臺中的性能。 本文的第一部分先綜述了WiMAX組織及相關標準，即全文的研究依據(jù)：固定無線接入空中接口標準-802.16d-2004，并簡要介紹了改進后的移動無線接入空中接口標準-8

4、02.16e，以及WiMAX最新的IEEE802.16m標準和其他寬帶無線技術(shù)。然后闡述了現(xiàn)有的WiMAX系統(tǒng)中的關鍵技術(shù)，并列出了本文準備研究的問題。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)綜合測試平臺的設計方法、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?；谲浖烧{(diào)、系統(tǒng)可重構(gòu)的設計思路，該測試平臺可靈活的改變系統(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，重點討論了基帶信號處理算法的實現(xiàn)、硬件設計，及不同信道環(huán)境下的實地測量等問題，給出了一些實地測量的結(jié)果，并進行了分析。通過與計算機仿真得到的數(shù)

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