基于USRP和辅助外同步的OFDM系统设计实现

发布时间：2021-06-29 08:01

在无线通信系统中,因为科学技术的发展很多的功能都由软件来实现,从而形成了现在软件无线电的时代。软件无线电作为一种灵活、低成本的通信解决方案目前越来越受到重视。该技术的基本思想是将通信系统中模块化、系统化的硬件功能模块集成在一个通用的硬件平台上,另外开发模块化的软件程序并在其他的处理器上运行基带和上层的通信算法,具有可重配置、可编程、可扩展及系统升级便捷等优点。OFDM(正交频分复用)技术是一种独特的物理层技术,它既可以被看作一种调制技术,也可被看作一种复用技术。OFDM是B3G向4G演进过程中的关键技术之一,这种技术可以转化高速信号为低速率子流,这是因为信道被分为若干个正交子信道,低速率子流被调制到每一个信道上进行传输,由于载波的正交性,并不会彼此产生干扰。因OFDM的特性在抗多径效应,抗频率选择性衰落方面有较好的性能,因此被广泛关注。此外,OFDM是一种宽带、高效的调制方式,提高了频带利用率,有良好的应用前景。本文目的是在GUN Radio和软件无线电硬件平台USRP上,对OFDM调制解调系统进行设计,并且将软件无线电技术和OFDM多载波调制技术相联合,对基于USRP平台的OFDM多载波传输系统方案进行了方案设计,搭建了基于中频的收发机的体系结构,并且着重研究了OFDM系统中的关键技术—同步。文章首先研究了软件无线电中涉及到的关键数字信号处理技术,包括一些USRP系统中采用的如多速率采样、上变频、下变频等关键技术。之后着重讨论了OFDM调制技术中的基本原理和关键技术,如保护间隔、循环前缀、FFT变换和QAM映射。OFDM的同步历来作为研究的热点,根据需求,对OFDM的两种符号同步算法进行了仿真,并分析其性能。此外,根据特定USRP平台,本文给出了两种同步的实现方法即根据相关序列的自同步和基于UBNT+无线网卡的外同步策略,经过实践测试发现,由于软件平台处理和硬件平台都会引入不确定的处理时延,传统的自同步方案并不会得到很好的效果,而采用的外同步方案能够减少来自平台本身的误差,提高了系统的同步精度,实际测试采用此方案的同步精度最大为0.208ms,不超过lms,能够满足同步的要求。最后,对USRP系统在采用和不采用外同步的实现方案条件下的误码率进行测试,误码率由13.5%降低到0.2%,采用外同步辅助的方案获得了较好的传输性能。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.53

文章目录

摘要

ABSTRACT

符号对照表

缩略语对照表

第一章绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及结构安排

1.3.1 论文研究内容

1.3.2 论文结构安排

第二章软件无线电关键理论及架构

2.1 USRP中的基本数字理论

2.2 软件无线电基本结构

2.3 软件无线电的关键技术

2.4 数字通信系统中的同步技术

2.4.1 概述

2.4.2 同步技术研究现状

2.5 GNU Radio运行原理研究

2.6 软件无线电硬件结构研究

2.7 本章小结

第三章 OFDM调制方式的关键技术研究

3.1 OFDM的调制解调原理和相关技术

3.2 OFDM发送端设计与实现

3.3 OFDM符号同步算法仿真

3.4 SC算法与PC算法性能比较

3.5 OFDM接收端设计与实现

3.6 本章小结

第四章基于USRP的OFDM调制技术设计实现

4.1 基于Tunnel的通信系统实现方法

4.2 基于GNU Radio的OFDM系统功能划分

4.3 OFDM发送端设计实现

4.4 基于外同步辅助的同步方法实现

4.5 OFDM接收端设计方案

4.6 OFDM系统测试结果及分析

4.6.1 频偏测试

4.6.2 同步精度测试

4.6.3 OFDM基本功能测试

4.6.4 误码率测试分析

4.7 本章小结

第五章总结和展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

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