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LTE-A作为熟知的第四代移动通信系统,在各大运营商的推广下,用户数量直线上升。与此同时,4G相关的通信测量仪器市场需求量也逐步增大,包括LTE-Advanced MIMO矢量信号分析仪。目前市场上已有的产品有安捷伦(Agilent)公司的89600VSA、罗德与施瓦兹(Rohde&Schwarz)生产的R&S FSW43频谱与信号分析仪等,相比国外这些先进的仪器测量设备,我国的LTE-Advanced MIMO矢量信号分析仪尚不具有市场竞争力。为此“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2015年度列有课题1-5“LTE-Advanced MIMO矢量信号分析仪”,以研究开发支持LTE-A在内的多模信号分析仪为目标,开发通用、稳定、高性能的信号分析仪平台,扩展支持各种通信制式信号测量和射频频段。因此,本文在该项目支持下,对LTE-A MIMO信号分析进行了研究。本文首先介绍了LTE-A下行链路MIMO信号的特征,分析了MIMO信号的测试需求,重点介绍了LTE-A MIMO信号的测量指标,包括测量方法和测量精度,并对下行链路的传输模式及其特点进行了详细的介绍。然后研究了LTE-A MIMO信号分析的Matlab仿真实现,根据下行链路信号处理模型,结合信号的测量指标,建立了LTE-A MIMO信号分析框图。基于每种传输模式的特点,给出了仿真流程图,仿真结果显示每种传输模式在所有带宽和调制方式下的信号测量结果均在测量指标精度范围内。基于第三章LTE-A MIMO信号分析的仿真实现,研究了LTE-A MIMO信号分析的浮点C和定点C实现,通过Matlab调用对应生成的.mex文件实现对比仿真,结果证明浮点C和定点C的仿真结果与Matlab原函数的仿真结果基本一致,从而验证了生成C代码的正确性。最后研究了一种适用于LTE-A MIMO信号分析系统的高精度频偏估计算法,推导了基于循环前缀的频偏估计算法的方差公式,分析影响频偏估计精度的因子,结合卡尔曼迭代滤波的特性,建立卡尔曼滤波的状态空间模型,分析卡尔曼滤波算法的性能,仿真结果表明经过较少次数的迭代之后,频偏估计误差很快得到收敛,对比经典信号分析仪测量精度提高了一个数量级。