多输入多输出正交频分复用软件无线电平台信道估计信号检测硕士论文

MIMO-OFDM系统中信道估计与信号检测的研究与实现

通信与信息系统， 2011，硕士

【摘要】为了解决多径衰落信道和带宽效率在无线通信中的影响,

引入了OFDM和MIMO技术,OFDM技术利用多载波调制能很好的克服由于多径衰落信道引起的频率选择性衰落,同时MIMO技术利用多个天

线进行收发信号能够增加信道容量,同时能够在不增加总功率和带宽的情况下提高频谱利用率。由于MIMO-OFDM系统能使两种技术的优势都发挥出来,即能克服多径衰落的影响,同时又能增加频谱效率,所以它将作为下一代无线通信中关键技术而应用。利用GNU Radio软件无线电环境,同时与便宜的软件无线电外围设备(USRP)结合在一起,可

以使工程师快速设计和实现一个强大、灵活的软件无线电平台,同时它可以很好的实现双发双收系统。本文首先简要介绍了MIMO技术和OFDM技术的基本原理,同时对USRP和GNU Radio软件无线电环境分别进行了介绍;然后介绍了MIMO-OFDM系统中的常用的信道估计算法和信号检测算法,并对相应的各个算法进行了性能比较。在此基础上,设计双发双收MIMO-OFDM系统的帧结构和收发机结构,同时通过Python语言实现了模块间的连接与嵌套调用以及相关参数的设置,接着通过C++语言设计了系统中信道估计算... 更多还原【Abstract】 OFDM and MIMO technologies were introduced for

solving the influence of multipath fading channel and bandwidth efficiency on wireless telecommunication. With multi-carrier

modulation, OFDM technologies can overcome frequency selective fading which multipath fading channels caused. MIMO technologies, having multiple antenna at transmit and/or receive ends, can improve channel capacity and provide very high spectral efficiency while using the same total power and bandwidth. MIMO-OFDM system can re... 更多还原

【关键词】多输入多输出；正交频分复用；软件无线电平台；信道估计；信号检测；

【Key words】Multiple Input and Multiple Output(MIMO)；Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)；Universal Software Radio Peripheral (USRP)；Channel Estimation；Data Detection；

摘要3-4

Abstract 4

第一章绪论7-17

1.1 OFDM 概述7-10

1.1.1 OFDM 系统基本原理8-9

1.1.2 OFDM 的发展应用9

1.1.3 OFDM 的特点9-10

1.2 MIMO 系统10-13

1.2.1 MIMO 的概述10

1.2.2 MIMO 系统原理10-11

1.2.3 MIMO 的容量11-12

1.2.4 MIMO 的特点12-13

1.3 MIMO-OFDM 系统概要13-14

1.4 论文的主要工作及内容安排14-17

第二章软件无线电平台的介绍17-25

2.1 软件无线电平台的概述17

2.2 软件无线电平台软件GNU Radio 部分17-19

2.2.1 GNURadio 概述17-18

2.2.2 流图和模块18-19

2.3 软件无线电平台硬件USRP 部分19-25

2.3.1 USRP 母板19-20

2.3.2 模数转换部分20

2.3.3 数模转换器部分20

2.3.4 FPGA 20-23

2.3.5 USRP 子板23-25

第三章MIMO-OFDM 的信道估计和信号检测算法25-37

3.1 MIMO-OFDM 信道估计25-30

3.1.1 信道估计的原理25

3.1.2 信道估计方法的分类25-26

3.1.3 导频分布方式的选择26-27

3.1.4 信道估计算法27-30

3.1.5 信道估计算法的性能比较30

3.2 MIMO-OFDM 的信号检测算法30-37

3.2.1 MIMO-OFDM 的信号检测概述30

3.2.2 经典信号检测算法30-35

3.2.3 经典信号检测算法比较35-37

第四章MIMO-OFDM 系统中信道估计和信号检测的实现37-47

4.1 信道估计算法的实现37-40

4.1.1 导频信号的设计37-38

4.1.2 信道估计算法的实现38-40

4.2 信号检测算法的实现40-42

4.3 信道估计和信号检测的实验结果及性能分析42-47

4.3.1 信道估计算法实验结果及性能分析43-44

4.3.2 信号检测算法的实验结果及性能分析44-47

第五章MIMO-OFDM 的实现47-65

5.1 为GNU Radio 编写Python 应用程序47-48

5.1.1 概述47

5.1.2 程序编写47-48

5.2 GNU Radio 信号处理模块基础48-50

5.2.1 所有信号处理模块的基类49

5.2.2 IO signature 类gr_io_signature 49

5.2.3 智能指针49-50

5.2.4 block 的核心50

5.3 MIMO-OFDM 的实现50-60

5.3.1 系统帧格式52-53

5.3.2 收发系统结构53-56

5.3.3 系统参数的设置56-60

5.4 系统测试环境及结果60-65

5.4.1 系统测试环境60-62

5.4.2 测试结果62-65

第六章总结与展望65-67

致谢67-69

参考文献