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.doc

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