智能天线实验平台发送系统的设计与实现

摘要

近年来，移动通信业务飞速发展。随着用户数量的急剧增加，通信资源匮乏的问题同益严重，由此产生的通信容量不足、通信质量下降等一系列问题亟待解决。智能天线由多个天线单元组成天线阵列，对多通道的信号进行联合处理，从而产生多个空间波束用以对准多个不同的用户。理论与实践证明，智能天线技术能够有效的消除多址干扰和多径衰落，提高移动通信系统的性能和容量，因此它已成为移动通信领域的一项关键技术和热点研究问题。 建立智能天线实验平台，在实际信号环境下测试智能天线控制算法以及来波方向检测算法的性能，并测试在各种信号环境下的天线阵列输出信号的特性以确定合适的智能天线解决方案，是智能天线研究中的一个重要方面。 本文主要研究基于软件无线电的智能天线实验平台发送系统。我们设计并实现了一个4通道的无线电发送系统和一个4通道无线电接收系统(都可扩展为8通道)。该系统基于软件无线电理论，射频部分采用零中频IQ调制，载波频率2.4GHz，数据传送比特率约为1.5Mbps。本文作者的主要研究工作集中在实验平台发送系统基带部分的设计与实现。主要工作包括： 1．完成了发送系统基带部分的总体设计。包括一片DSP芯片，用以完成主要的通信信号处理工作；一个FPGA器件，作为DSP与四通道的DAC之间的控制接口，也可作为协处理器，完成部分信号处理工作；以及4个幅度、相位高度一致的数模转换模块。 2．完成了系统各主要模块的硬件设计，并设计了一个数字信号处理器件与多路DAC通道的接口总线，该接口总线的设计是本文的一个创新点。 3．设计合理的测试方法，对DAC模块的性能，以及各模块问数据接口的性能进行了测试，测试结果满足设计要求。 4．在平台上实现了各种通信调制方式，如QPSK、16QAM、OQPSK等。在此基础上，用我们自己的方法，实现了智能天线下行数字波束成形。验证了平台工作正常、性能良好。 5．与系统其它部分，包括射频前端、基带接收系统等，进行了联合测试。实现了基本的通信收发功能。 各种测试和实验表明，该实验平台性能良好、性价比高，具有良好的通用性和可扩展性。它除了应用于智能天线研究以外，还可作为一个多天线软件无线电硬件实验平台，用于MIMO等技术的研究。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 智能天线基础

第三章 智能天线发送系统的设计

第四章 数模转换模块的测试

第五章 下行数字波束成形的实现

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

附录