WiMAX系统的软件无线电设计实现

摘要

宽带无线接入技术作为下一代通信网中最具发展潜力的接入技术之一，正受到业界越来越多的关注。而WiMAX作为新兴的面向城域网的宽带无线接入技术，不仅能提供面向互联网的高速无线连接，而且能够提供电信级的多媒体通信业务以及10倍与3g基站网络覆盖面积，因此更成为各大厂商投资研究的热点。 软件无线电作为一种新兴技术，在现代通信系统中广泛采用。它具有完全的可编程性，可以通过软件编程来实现无线电台的功能；同时采用模块化的结构，能够方便的进行硬件模块的更换和软件的升级，并能通过运行不同的算法，实时的配置自己的信号波形，提供各种各样的通信业务。 但是软件无线电并不是不要硬件，而是把硬件作为一个基本平台来架构。为此，本文首先介绍了基于ARM+DSP+FPGA的WiMAX多处理器硬件平台以及各个处理器的具体分工，并对主要承担WiMAX物理层基带处理的TigerSHARCDSP内部结构进行了详细介绍。由于系统的各层功能被放在了不同的处理器上实现，因此在实现时必须保证各层、各处理器之间数据的正确交互。为此，文章特别介绍了MAC-PHY之间的原语交互过程和每种原语的格式定义，并给出了在具体硬件平台上实现该过程的具体方法。最后以此交互过程为框架，搭建了WiMAX系统整个物理层收发过程的详细软件流程，以控制系统的正常运行。 在接下来的章节中，我们着重介绍了WiMAX发送机和接收机在DSP上的优化设计方法。首先，我们对WiMAX系统的发送机流程按照协议进行了详细的介绍，并对相关模块的DSP实现思路和代码优化过程进行了分析。从协议的规定可以看出，系统必须支持多种参数的配置以及良好的可扩展性，因此我们在实现时主要采用模块化的设计方法以及全软件化的实现方案，以便系统以后的演进更新。对于WiMAX接收机，则着重针对各种误差分别提出了相应的校正算法。文章不仅给出了各种算法的MATLAB仿真结果，而且还给出了适合在DSP上实现的简化算法以及优化过程。从实现结果可以看出，这些算法已经能够很好的满足目前系统运行的需要。 最后，为了测试整个系统设计的正确性，我们专门搭建了用于系统MAC-PHY联调的测试平台。由于涉及到了多处理器协同工作以及各层之间的数据交互，因此我们采用分步测试的方法以简化测试过程。从最终的测试结果可以看出，整个系统已经可以有效稳定的工作。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章WiMAX系统硬件平台和软件架构

第三章802.16d的发送机程序流程及部分模块的DSP优化

第四章802.16d的接收机程序流程及部分模块的DSP优化

第五章WiMAX系统联调

总结与展望

参考文献

致谢