大规模MIMO传输关键技术与原型验证

发布时间：2017-10-11 17:02

  本文关键词：大规模MIMO传输关键技术与原型验证

  更多相关文章： 大规模MIMO 多用户MIMO 传输方案 链路级仿真 原型验证

【摘要】：随着物联网的兴起和移动互联网业务种类的日渐丰富,人们对蜂窝移动通信数据传输速率以及服务质量提出了更高的要求。由于可以充分挖掘空间资源,在大幅度提升频谱效率的同时获得较好的功率效率,大规模MIMO技术引起了国内外学术界和工业界的极大关注。大规模MIMO系统配置的大规模天线阵列在带来巨大性能增益的同时也带来了前所未有的挑战,如大规模天线阵列系统下传输方案的设计、急剧增加的系统硬件复杂度和计算复杂度等,如何快速实现大规模MIMO的原型验证系统也是一个非常具有挑战性的问题。本论文将围绕大规模MIMO系统展开研究,重点研究其传输关键技术与原型验证系统的硬件设计。首先,本文针对大规模MIMO系统的物理层技术进行调研。围绕系统模型、系统传输方案、上下行数据传输过程、现有系统原型验证平台等方面介绍大规模MIMO传输技术,从多小区多用户的TDD大规模MIMO系统的系统模型入手,分析由大规模天线阵列带来的系统性能增益和构建大规模MIMO系统原型验证平台的必要性,重点介绍现有大规模MIMO原型验证系统：Argos与LuMaMi,以及系统传输方案：联合空分复用与大规模多波束空分多址。接着,本文研究大规模MIMO原型验证系统的物理层和系统架构的设计方案。在物理层设计方面,通过对物理层的帧格式、上下行数据传输链路流程进行设计,对设计的流程进行链路级仿真,为后续章节的硬件实现提供理论与仿真依据；在系统架构设计方面,为保障系统架构的可行性,对系统的硬件架构与实现指标进行了可行性分析,并给出了系统的测试方案。最后,本文研究大规模MIMO原型验证系统的功能模块设计与硬件实现。首先详细介绍包含OFDM调制与解调模块、基站端数据路由及汇聚模块、信道估计与均衡模块等在内的系统链路级核心模块的设计与实现,给出系统基站侧与用户侧的参数配置和实物图,然后对系统的实际运行效果进行测试。实测结果表明：本文所构建的大规模MIMO原型验证系统可同时支持多个用户的上行视频流实时传输,成功实现了预期的系统指标。
【关键词】：大规模MIMO 多用户MIMO 传输方案 链路级仿真 原型验证
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 英文缩略语表13-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 研究背景和意义15-17
• 1.2 大规模MIMO技术17-25
• 1.2.1 系统模型17-21
• 1.2.2 原型验证平台21-25
• 1.3 论文的内容安排25-26
• 1.4 数学符号约定26-27
• 第二章 大规模MIMO系统传输方案27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 联合空分复用传输方案27-30
• 2.2.1 系统模型27-29
• 2.2.2 传输流程29-30
• 2.3 大规模多波束空分多址传输方案30-34
• 2.3.1 系统模型31-32
• 2.3.2 传输流程32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 大规模MIMO原型验证系统物理层设计35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 无线帧格式设计35-37
• 3.3 数据传输链路设计37-38
• 3.3.1 上行数据传输链路设计37-38
• 3.3.2 下行数据传输链路设计38
• 3.4 系统链路级仿真38-44
• 3.4.1 发送端39-41
• 3.4.2 信道41-42
• 3.4.3 接收端42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 大规模MIMO原型验证系统硬件平台与架构设计45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 硬件平台介绍45-50
• 4.2.1 PXI系统机箱—PXIe-108545-46
• 4.2.2 控制器—PXIe-813546-47
• 4.2.3 机箱接口套件——PXIe-8384/PXIe-838147-48
• 4.2.4 定时和同步模块—PXIe-6674T48
• 4.2.5 软件无线电节点—NI USRP RIO48-49
• 4.2.6 软件开发—LabVIEW49-50
• 4.3 系统架构设计50-56
• 4.3.1 硬件架构50-54
• 4.3.2 同步与触发信号架构54-56
• 4.4 系统实现指标及可行性分析56-58
• 4.4.1 系统实现指标56-57
• 4.4.2 可行性分析57-58
• 4.5 系统测试方案58-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 大规模MIMO原型验证系统硬件实现61-85
• 5.1 引言61
• 5.2 OFDM调制解调模块61-68
• 5.2.1 OFDM调制模块61-65
• 5.2.2 OFDM解调模块65-68
• 5.3 数据路由与汇聚模块68-74
• 5.3.1 数据汇聚与路由概述68-70
• 5.3.2 P2P FIFO配置70-71
• 5.3.3 P2P连接设计71-72
• 5.3.4 路由表生成72
• 5.3.5 FPGA端路由程序72-74
• 5.4 信道估计与均衡模块74-76
• 5.4.1 信道估计模块74-75
• 5.4.2 信道均衡模块75-76
• 5.5 主机端(HOST)设计76-79
• 5.5.1 基站主机端设计77-78
• 5.5.2 用户主机端设计78-79
• 5.6 系统演示79-82
• 5.6.1 基站端实物展示79-81
• 5.6.2 用户端实物展示81
• 5.6.3 系统的实际运行效果图81-82
• 5.7 本章小结82-85
• 第六章 总结85-87
• 6.1 本文工作总结85-86
• 6.2 未来工作展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-93
• 作者攻读硕士学位期间的研究成果93
• 发表的论文93
• 专利申请93
• 所获荣誉93

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