论文部分内容阅读
IEEE802.16e是WiMAX系列标准中唯一一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;智能天线技术能提高通信质量、增大系统容量和扩大小区覆盖,因此被视为未来移动通信中的一个重要组成部分。IEEE802.16e中规定了对先进天线系统(AAS)即智能天线系统的支持,针对这一课题,本文着重研究802.16e系统中的智能天线技术的实现方案。
本论文在介绍了IEEE802.16e系列标准的发展背景、802.16e中关键技术OFDM/OFDMA的技术原理、智能天线及波束成形的技术现状等理论背景后,构建了一个AMC子载波分配方式下的OFDMA AAS上行链路,并结合OFDMA系统的特点,提出了适合应用于系统环境的DoA算法、波束成形算法以及信道估计算法。本文主要的研究工作如下:
给出了一个多用户环境和多径衰落信道环境下的阵列天线的接收信号模型,并从系统构架角度和自适应算法角度对智能天线技术进行了分类。这是整个研究的基础,有助于我们根据不同的系统环境选择合适的实现方法。
对IEEE802.16e协议进行了理解,包括对OFDMA基本上行链路的发送算法;与AAS有关的规定的理解;AMC子载波分配方式下的发送模型的具体构造过程,包括上行帧结构、导频插入方法以及上行突发的构成。完成了AMC子载波分配方式下多用户通信的上行基本链路的搭建。同时分析了系统适用的信道环境,对瑞利衰落信道进行了建模。
分析了各种常规DoA估计算法的原理和应用限制,根据AAS前导字码的相关特性,本文提出了一种适用于OFDMA系统多径传播环境下的基于前导字的DoA估计算法。这种算法的计算量较小,可估计的数目不受天线阵元个数的限制,且能提供较好的估计精度。
接着重点研究了在OFDMA系统中实现波束转换的方法。仿真结果表明,在非同道干扰的情况下,由于天线阵固有的阵列增益,波束转换系统可以提高系统的接收信噪比,从而可以改善系统的误码率性能。并且系统的性能与天线的个数成正比。但由于波束转换系统的半确定性设置,其性能存在一定的瓶颈,理论上比自适应天线系统差。
最后根据系统中导频结构的特点,确定了采用梳状导频信道估计算法,实验结果证明信道估计在对抗瑞利衰落方面起着至关重要的作用。
实验结果表明,本文提出的基于前导字的DoA估计算法、波束成形算法以及梳状导频信道估计算法,在减少计算量、简化结构的同时,能提供较好的系统性能。