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无线移动通信由于突破了传统线缆的束缚,使人们更为自由地获得信息而逐渐成为人们日常生活中最为主要的通信手段。同时,无线移动通信业务的结构随着无线移动通信技术的发展也发生重大的变化:除了传统的移动电话业务新增了大数据量的多媒体业务以外,还新增了计算机的无线接入业务。然而,由于移动用户数据量的增大及数量的急剧增加,通信资源匮乏的问题日益严重,由此产生了通信容量不足、通信质量下降等一系列问题亟待解决,如何消除多址干扰与多径衰落成为人们在提高移动通信系统性能时考虑的主要因素。
智能天线系统是由多个天线单元组成的天线阵列系统,它可以利用数字信号处理技术对多个不同的用户产生多个空间波束,每个波束各自自动对准各自的用户的到达方向,而把零陷方向对准干扰的方向,从而可以消除多址干扰,提高移动通信系统的性能。与其他同渐深入和成熟的干扰消除技术相比,智能天线技术在移动通信中的应用研究更显出勃勃生机。
研究结果智能天线技术的一个非常重要的手段就是通过建立硬件平台,在实测的环境下进行智能天线技术的研究。本文主要研究可用于智能天线技术研究的多通道射频前端硬件平台的设计与实现,主要工作有:
1.完成了一个用于智能天线技术研究的射频前端硬件平台的总体设计。该平台有四个对称的通道,工作频率为2.4GHz;采用零中频架构,结构简单;该平台采用的I/Q调制、解调方式可实现多种调制方式,如BPSK、QPSK等。
2.设计并制作了智能天线实验平台射频前端各个子模块,包括:本机振荡器、本振信号功分器、2.4GHz带通滤波器、集成射频功率放大器的直接上变频发射机、集成射频低噪声放大器的直接下变频接收机以及四阵元的可校正天线阵列。进而,对上述各子模块进行独立的测试,并给出测试结果。
3.将上述各子模块连接成一个完整的射频前端,再与基带设备连接成一个完整的智能天线实验平台,进行系统测试。给出了作者设计的射频前端的测试结果,结果表明作者设计的射频前端能正常的工作,满足我们在室内环境下用实测的手段对智能天线算法进行研究的需要。同时作者对射频前端的一些关键性能进行了分析。
4.研究了智能天线的校正技术,提出一种新的四阵元的可校正天线阵列,用于实时校正智能天线的通道失配。
本论文工作得到广东省自然科学基金项目“TD-SCDMA中的集成软件天线技术研究”(31441)和华南理工大学高水平建设项目“无线接入系统的智能天线技术研究”(303D76030)的资助。