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目前,多入多出技术(Multiple-input multiple-output ,MIMO)与正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)已被采用为下一代无线城域网标准(IEEE 802.16d/e,即WiMAX)和第三代蜂窝移动通信系统的长期演进技术(Long Term Evolution,LTE)的物理层核心技术。在过去的十几年中,对基于MIMO-OFDM的基带信号处理算法与空时频编码方法的理论研究已经充分表明:MIMO和OFDM技术的结合,不仅可以利用空间复用和多载波传输实现较高的数据传输速率,还可以利用空间分集与频率分集提高链路传输的可靠性。尤其是在近五年中,利用发射端已知信道状态信息的闭环MIMO传输技术,如预编码、波束成形等技术,已被证明是可进一步提高MIMO-OFDM系统链路传输质量与系统容量的有效方案。然而,已有的理论研究较多关注的是基带信号处理算法的设计与优化,从硬件实现、系统测试与应用需求等角度,对基带信号处理算法及关键技术的研究成果则较少发布。本文基于WiMAX系统的物理层链路与射频链路信号测试平台,首先研究了MIMO-OFDM的一些关键基带信号处理算法的实现及测试方法,并重点研究了预编码算法的设计及在实际WiMAX硬件测试平台中的性能。本文的第一部分先综述了WiMAX组织及相关标准,即全文的研究依据:固定无线接入空中接口标准-802.16d-2004,并简要介绍了改进后的移动无线接入空中接口标准-802.16e,以及WiMAX最新的IEEE802.16m标准和其他宽带无线技术。然后阐述了现有的WiMAX系统中的关键技术,并列出了本文准备研究的问题。第一部分的最后介绍了全文的结构安排。本文的第二部分概述了WiMAX系统综合测试平台的设计方法、组成结构与测量方法,及在一些典型环境下的测量结果。本文所讨论的WiMAX系统综述测试平台是利用美国国家仪器公司(National Instrument,NI)提供的射频信号发生器和射频信号分析仪建立,包括基带物理层链路与无线射频链路(RF)信号测试两部分。基于软件可调、系统可重构的设计思路,该测试平台可灵活的改变系统参数,如子载波频率,系统带宽,帧结构,以及发射/接收天线结构,相应的硬件与软件改变可全部通过Matlab编程语言与NI公司的LabVIEW软件的交互控制完成。其次,重点讨论了基带信号处理算法的实现、硬件设计,及不同信道环境下的实地测量等问题,给出了一些实地测量的结果,并进行了分析。通过与计算机仿真得到的数据进行比较,验证了所构建的WiMAX测试平台的性能与理论设计的一致性。基于该平台,本文继续对其他基带信号处理算法,如同步,信道估计,空时编码等,进行了性能评估。本文的第三部分首先阐述了闭环自适应MIMO特征模式传输方法,即MIMO-OFDM EMTS(Eigenmode Transmission System)系统。其次,在WiMAX测试平台上,对MIMO-OFDM EMTS进行了搭建。最后讨论了在实现闭环系统中所涉及的一些技术问题,以及实地测量结果。论文的最后部分总结了已有研究工作,并指出了下一步研究方向。