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4GMIMO智能天线系统的研究

作　者: 黄文杰
导　师: 李灿平
学　校: 成都理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: MIMO智能天线 OFDM 系统同步频谱偏移
分类号: TN821.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

世界在发展，科技在进步，第三代无线通信已经大踏步向第四代通信迈进，手机等基本通信工具的用户数量已经非常庞大。随着数据流量业务与多媒体通信服务的兴起，适应需要的第四代移动通信开始逐渐进入人们的视野，因此我们有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。4G通信技术并没有脱离传统的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术来不断提高无线通信的网络利用效率和功能的。随着移动用户的不断增长，如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、提高通信服务质量成为一个亟待解决的问题。为此，人们提出了一系列的解决方案。例如：在通信密集的地方引入微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。虽然各种新技术的应用能够解决部分问题，究其根本的通信距离短、信道容量小、稳定性差等自身局限性导致无法彻底根除，而智能天线为这一切问题的解决提供了一条新思路。智能天线能够广泛得到应用，最根本也是最核心的是因为它使用了正交频分复用OFDM技术，它将一个宽载波信道划分成若干个相互正交的子信道，用来并行传输数据。它的特点之一就是能有效减小抗多径衰落对系统的影响。因为要将发送的信号并行调制到各个子载波上，各个子载波相互之间不但要保持严格的正交特性，而且要减小对接收端和发射端之间的同步误差，所以如何解决同步误差是每个无线通信系统设计人员必须思考的问题。抛开系统器件本身存在的无法克服的不同步因素以外，频谱偏移带来的系统不同步问题便成为通信系统设计之前不得不重视的地方。通过对智能天线系统的研究，我们大概可以的得出这样一条主线，要想提高智能天线系统的稳定性，那么我们必须保证OFDM技术应用的稳定性；通过减少系统同步误差便是一条重要解决途径。为了减少同步误差对系统造成的影响，分析系统的频谱偏移特性便是在设计初期的关键所在。为了研究智能天线系统，首先介绍了智能天线的背景及发展现状。接着介绍了天线的基本知识、智能天线的优势和现在主流应用的智能天线阵列。紧接着介绍了MIMO智能天线对发送信号波到达方位的估计。再介绍了将MIMO-OFDM技术相融合的系统模型，指出频谱偏移对系统造成的影响如果置之不理，会导致系统性能指标的恶化。最后对频谱偏移对系统造成的影响进行了分析并仿真验证。仿真结果表明，频谱偏移对系统的影响很大，必须加以控制，否则会对无线通信系统带来灾难性的后果。所以认为在智能天线设计的初始阶段，分析系统的频谱偏移是如何提高系统稳定性的必要条件。本文的研究工作为研究4GMIMO智能天线系统设计方案的制定，提供了一定的借鉴和参考。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-15
  1.1 课题研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及未来发展趋势  12-13
  1.3 课题研究内容及文章架构  13-15
第2章天线概述  15-25
  2.1 天线分类  15-16
    2.1.1 传统天线  15-16
    2.1.2 智能天线  16
  2.2 天线的性能指标  16-18
    2.2.1 天线增益  16-17
    2.2.2 方向图  17-18
    2.2.3 极化  18
  2.3 天线分集技术  18-20
    2.3.1 接收天线分集  18-19
    2.3.2 发射天线分集  19
    2.3.3 三种常用的分集方式  19-20
  2.4 智能天线阵列概述  20-24
    2.4.1 等距线阵  20-21
    2.4.2 智能天线基本结构  21-22
    2.4.3 TD-SCDMA 系统中的智能天线  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 MIMO 智能天线的波达方向估计方法  25-37
  3.1 MUSIC 算法介绍  25-26
  3.2 MUSIC 基本测向算法概述  26-28
  3.3 MUSIC 算法的改进  28-30
  3.4 信号个数扩展  30-35
    3.4.1 入射角度对信号波到达的相位估计的影响  34-35
    3.4.2 信号强度对信号波到达方位估计的影响  35
  3.5 本章小结  35-37
第4章 MIMO-OFDM 系统  37-52
  4.1 MIMO-OFDM 基本思想与存在问题及解决途径  37-44
    4.1.1 OFDM 基本思想  37-38
    4.1.2 OFDM 系统的基本模型  38-41
    4.1.3 OFDM 的信号表示  41-42
    4.1.4 OFDM 存在的问题及解决途  42-44
  4.2 OFDM 系统的同步问题分析  44-51
    4.2.1 一般数字通信系统中的同步  45
    4.2.2 载波频率同步综述  45-46
    4.2.3 等效频偏离散系统模型  46-47
    4.2.4 频谱偏移对系统性能的影响  47-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章系统等效频偏离散系统模型仿真结果  52-57
  5.1 当系统的频偏为 0 时  52-53
  5.2 当系统的频偏为 0.01 时  53-54
  5.3 当系统的频偏为 0.05 时  54-55
  5.4 当系统的频偏为 0.1 时  55-56
  5.5 小结  56-57
总结与展望  57-59
  总结  57-58
  展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
攻读学位期间取得的学术成果  62-63
附录  63-67

4GMIMO智能天线系统的研究

内容摘要

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