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WiMAX系统中智能天线技术的应用研究

作　者: 郭振宁
导　师: 孟维晓
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: WiMAX 智能天线波束形成 DOA估计
分类号: TN821.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着人们对先进无线通信技术业务需求的不断提高,尚未普及的第三代移动通信3G移动通信系统显然已经无法满足用户要求。因此,越来越多的人开始将注意力集中到对下一代更先进的B3G(Beyond 3G)或4G移动通信技术的研究上。基于IEEE 802.16e的WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access ,全球微波互联接入)系统是一个支持移动性和非视距传输的宽带系统,能满足未来无线通信中高传输速率和移动性的要求;以智能天线为代表的多天线技术是目前公认的实现提高通信质量、增大系统容量和扩大小区覆盖等目标的最佳选择。IEEE 802.16e中规定了对自适应天线系统(Adaptive antenna system简称AAS)即智能天线系统的支持,针对这一课题,本文着重研究WiMAX系统中的智能天线技术的实现方案以及基于已有WiMAX系统的AAS应用设计。本文首先分析了802.16e协议中有关AAS部分的内容,包括AAS的帧结构等,以及AAS在用户网络接入时重要作用,即通过下行帧前缀经过基站的波束赋形以增强某个方向的能量,把用户进行初始测距所需的基站参数提供更鲁棒的传输给用户,并根据协议规定找到了一种有效检测下行帧前缀的方法。基于现有的波达方向(Directions of Arrival,简称DOA)估计方法,本文提出了在没有频率复用的情况下如何利用系统现有的sounding序列在频域进行DOA估计;然后根据WiMAX系统本身的特点,分析了时域波束形成和频域波束形成的各自的特点,以及在实际系统中选择哪种下行波束形成方式作为AAS实现方案。最后在现有的WiMAX系统平台软硬件设计的基础上,结合以上的分析和实现方案阐述了如何在现有的WiMAX系统平台上加入AAS的软硬件设计的实现方案。主要针对的是系统MAC层AAS的应用设计与部分功能实现。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 本文主要研究内容  12-14
第2章智能天线技术  14-22
  2.1 智能天线简介  14-16
  2.2 智能天线的阵列信号模型  16-18
  2.3 自适应波束形成原理  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 WiMAX系统中的AAS技术分析  22-42
  3.1 WiMAX系统中的下行发射流程  22-28
    3.1.1 数据随机化  22-23
    3.1.2 前向差错控制  23-24
    3.1.3 数据交织  24-25
    3.1.4 数据映射  25-26
    3.1.5 导频调制  26-27
    3.1.6 数据加扰  27
    3.1.7 IFFT和加CP  27-28
  3.2 WiMAX系统中AAS的协议分析  28-34
    3.2.1 AAS的系统帧结构  28-29
    3.2.2 AAS中的前导字  29-30
    3.2.3 AAS的分集映射扫描帧结构  30-31
    3.2.4 AAS用户的网络接入过程  31-34
  3.3. AAS-DLFP检测及仿真分析  34-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 WiMAX系统的DOA估计与AAS实现方案  42-63
  4.1 WiMAX系统中DOA估计  42-53
    4.1.1 sounding信道检测机制  44-48
    4.1.2 基于sounding序列的DOA估计  48-50
    4.1.3 仿真分析  50-53
  4.2 WiMAX系统中的AAS波束形成方案  53-62
    4.2.1 AAS发射波束形成  53-56
    4.2.2 AAS 在WiMAX系统中的实现  56-59
    4.2.3 仿真分析  59-62
  4.3 本章小结  62-63
第5章 WiMAX系统MAC层中AAS的设计  63-73
  5.1 MAC层协议简介  63-64
  5.2 WiMAX系统架构  64-68
    5.2.1 BBU的硬件架构分析  65-66
    5.2.2 BBU的软件架构分析  66-68
  5.3 基于BBU的AAS设计  68-72
    5.3.1 AAS的硬件设计  68-69
    5.3.2 AAS的软件设计  69-72
  5.4 本章小节  72-73
结论  73-74
参考文献  74-79
致谢  79

WiMAX系统中智能天线技术的应用研究

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