IEEE 802.16e是WiMAX系列标准中唯一一个支持移动性和非视距传输的宽带系统,能满足未来无线通信中高传输速率和移动性的要求;智能天线技术能提高通信质量、增大系统容量和扩大小区覆盖,因此被视为未来移动通信中的一个重要组成部分。IEEE 802.16e中规定了对先进天线系统(AAS)即智能天线系统的支持,针对这一课题,本文着重研究802.16e系统中的智能天线技术的实现方案,完成了如下主要工作: 给出了一个多用户环境和多径衰落信道环境下的阵列天线的接收信号模型,并从系统构架角度、信号带宽角度和自适应算法角度对智能天线技术进行了分类。这是整个研究的基础,有助于我们根据不同的系统环境选择合适的实现方法。 第三章对IEEE 802.16e协议进行了理解,包括对OFDMA基本上行链路的发送算法以及与AAS有关的规定的理解。完成了PUSC子载波分配方式下多用户通信的上行基本链路的搭建,同时分析了系统适用的信道环境,对瑞利衰落信道和空时矢量信道进行了建模。 本文第四章首先分析了各种常规DoA估计算法的原理和应用限制,根据AAS前导字码的相关特性,本文提出了一种适用于OFDMA系统多径传播环境下的DoA估计算法。这种算法的计算量较小,可估计的数目不受天线阵元个数的限制,且能提供较好的估计精度。 接着重点研究了在OFDMA系统中实现波束转换的方法。根据仿真结果,分析了常规波束转换方法的性能瓶颈,然后结合多用户检测的原理,提出了一种基于准确DoA信息的改进的波束转换系统的实现方法。从系统误码率看,这种算法相比于常规波束转换系统有很大的提高,并且当用户相隔较远时,频谱利用率能大大提高,但整体容量的增加倍数小于基站设置的波束个数。 第四章最后分析了改进的波束转换方法,提出了一种具有相同效果的,基于阵列响应矩阵广义逆的自适应波束成形方法。同时研究了LCMV方法作为对比。结果证明,由于使用了近似的干扰加噪声的相关矩阵,LCMV波束赋形方法的性能不如改进的波束转换系统。 本文最后还研究了OFDM/SDMA系统MAC层的调度算法。在简化的OFDM/SDMA系统模型下和一些物理层假设下,提出了两个启发式的调度算法。其中第一种算法只考虑增加系统容量,第二种算法进一步结合比例公平的思想考虑了用户之间的公平性。这两个算法的共同优点是序贯地决定可服务用户,复杂度较低。 虽然本文作者一直致力于研究IEEE 802.16e OFDMA系统中智能天线技术的相关内容,不过本文仅仅是一个初步的工作,尚有很多后续内容值得研究。包括AMC子载波分配方式下SDMA的实现、AAS用户接入网络的实现、更高精度的DoA估计算法的研究、其它自适应波束成形算法在OFDMA系统中的应用的研究以及更符合实际情况的OFDMAAAS系统中的MAC层调度算法的研究。