基于IEEE802.16d OFDM模式的固定宽带无线接入系统的硬件研究和设计

摘要

WiMAX技术自问世以来，由于其基于IP、高数据传输速率、覆盖范围大、组网灵活等优点迅速成为宽带无线接入领域的热点。2005年底IEEE 802.16e协议的发布更将其推入了后3G或者4G的领先技术领域，成为能与3G技术抗衡的技术之一。目前，WiMAX在固定宽带无线接入上的应用已经相对成熟，而在移动宽带无线接入的应用还在积极研究当中。本论文就是在这样一种背景下产生的，目的在于研究一种可行的基于IEEE802.16d协议的固定WiMAX接入设备的硬件方案，并对其中的关键模块加以设计和实现。 在WiMAX固定接入网络架构中，接入设备按其具体承载功能分为基站、用户站和中继站几种，集中实现IEEE802.16协议定义的MAC层和PHY层功能。这三种设备的系统架构基本一致，但在具体设计要求(如体积、节电性能等)、承载业务类型等方面有所区别，以基站设备实现复杂度为最。所以一般在具体实施过程之前要先对研发对象功能进行定义。本文的重点就放在了基站系统解决方案的研究和实现，尤其是物理层功能的实现。 首先，本文介绍了WiMAX的技术背景和最新发展动态，介绍了IEEE802.16d协议的特点，并集中解析了WirelessMAN-OFDM物理层的定义，以规范和指导后续工作的展开。其次本文介绍了本人所在项目组提出的基站系统解决方案的硬件框架，并将本人重点研究的基于DSP-C6416的物理层硬件实现方案进行了详细的论述。最后本人从WiMAX产业链的发展现状出发提出了一种基于WiMAX专用集成电路-DM256的物理层硬件实现方案，并将其与DSP方案进行对比，总结了各自的优缺点和适用范围，对同类型WiMAX设备的研发有一定的实用参考价值。 本文从规范研究、整体设备硬件框架和接口介绍，到其中关键模块的设计实现，详细介绍了一种可行的WiMAX固定无线接入设备的硬件实现方案，在实践中已得到了验证，具有一定的研究意义和参考价值。

目录

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第一章绪论

1.1 WiMAX技术背景和发展现状

1.1.1 WiMAX的优势

1.1.2 IEEE 802.16协议组

1.1.3 WiMAX论坛组织

1.1.4 WiMAX频谱规划

1.1.5 WiMAX发展现状和前景

1.2课题来源及论文结构

1.2.1课题来源

1.2.2论文结构

第二章IEEE 802.16d协议介绍

2.1 IEEE 802.16d与其他802.16协议的对比

2.2 MAC层特点和关键技术

2.3 PHY层特点和关键技术

2.4 WirelessMAN-OFDM物理层解析

2.4.1 OFDM原理和优缺点

2.4.2 OFDM符号及其参数

2.4.3传输处理过程

2.4.4前导构造和调制

2.4.5 OFDM帧结构

2.4.6时钟要求

2.4.7空时编码技术

2.4.8自适应天线系统AAS

2.5 OFDMA物理层

2.6本章小结

第三章 WiMAX固定接入设备的设计

3.1 WiMAX固定无线接入网络架构

3.2 WiMAX无线接入设备的开发

3.3接入设备(主要是基站)具体实现方案

3.4 IDU各模块的功能和实现

3.4.1系统控制—CNB模块

3.4.2 E1业务处理—TDM模块

3.4.3物理层中频和基带处理—MODEM模块

3.4.4中频适配—IFA模块

3.4.5板卡间的接口介绍

3.5本章小结

第四章基于DSP的MODEM模块的设计

4.1设计需求

4.2硬件系统设计

4.2.1系统结构框图

4.2.2 DSP子系统的设计

4.2.3 FPGA子系统的设计

4.2.4接收通道的设计

4.2.5发送通道的设计

4.2.6时钟电路设计

4.2.7电源和复位电路设计

4.3 PCB设计

4.4本章小节

第五章基于DM256的OFDM物理层的实现

5.1 DM256介绍

5.1.1内部硬件和接口

5.1.2功能和技术参数说明

5.1.3电气特性说明

5.1.4 DM256物理层功能实现描述

5.2基于DM256的OFDM物理层的实现

5.2.1设计需求

5.2.2硬件系统设计

5.3与DSP方案的优缺点对比

5.3.1优点

5.3.2缺点

5.3.3结论

5.4本章小结

结束语

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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