基于软件无线电的OAM信号传输平台设计与研究

发布时间：2020-07-08 15:15

【摘要】：随着无线通信技术的不断发展,用户对无线通信系统的容量和高速通信的需求在不断提高,以致于频谱资源短缺、频谱资源利用不充分的问题日益突出,同时限制了未来无线通信系统高速率、高带宽的发展进程。为提高通信速率并缓解频谱资源受限的现状,无线通信系统引入了轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)技术,轨道角动量复用传输是一种新兴的无线电传输技术,主要利用不同模态的轨道角动量之间的正交性,理论上能够在相同频率下同时进行多路信号的有效传输。根据轨道角动量的传输特性可提高通信系统的信道容量和频谱利用率,也有助于改善无线通信中日益拥堵的频谱资源现状。本文主要采用软件无线电技术(Software Defined Radio,SDR)为OAM复用传输提供研究平台和实验环境,并对轨道角动量复用传输研究提出具体实践方案。论文主要研究内容和创新点分为以下三个部分:(1)为提出适用于OAM信号传输研究的软件无线电平台搭建方案,本文首先对RTL-SDR、Para SDR、通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral,USRP)三种支持软件无线电技术的硬件设备进行配置测试;之后结合软件编程成功搭建了三种软件无线电平台;最后将以上三个软件无线电平台搭建方案进行比较,经分析讨论后选择开源程度较高、支持频段较广、更适合于OAM复用传输研究的软件无线电平台——基于USRP与GNU Radio的软件无线电平台。(2)本文根据单馈电点环形微带相控阵列天线的辐射特性来产生OAM螺旋波束,并利用该环形相控阵列天线作为软件无线电平台的射频天线,完成基于软件无线电的OAM复用传输平台搭建。随后,在PC端利用GNU Radio软件编程实现了 OAM的音频信号正常收发,并在模拟信道环境中仿真测试出不同信噪比下的信号传输性能。最后在真实信道环境中进行测试,由实验证明该传输系统可实现短距离的音频收发,验证了该音频传输系统的可行性与稳定性。(3)本文着重设计了文本数据传输的收发系统,体现了基于软件无线电的OAM传输平台的灵活性和可编程性,设计中按照信号发射、信道仿真、信道优化及信号接收的步骤逐步完成文本信息的实时收发,最终完成了短距离的文本传输实验,实现了文本信息内容完整传输,证明了所设计的OAM文本数据传输平台的可靠性和高效性。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92
【图文】：

第二章软邋Ｒａｄｉｏ软件架构体系［５９］，可以看出，ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ接口生成器（ＳＷＩＧ）是一个用来建立Ｃ＋＋和Ｐｙ用相应的对象和函数并入Ｐｙｔｈｏｎ模块，使用户来，用户可以通过编写Ｐｙｔｈｏｎ脚本或使用ＧＲＣ，Ｃ＋＋负责定义信号处理模块的性能，Ｐｙｔｈｏｎ语和Ｃ＋＋之间的相互操作和数据编译通过使用ＳＷＩ需在较小的模块之间建立连接就可以完成信号流ｙｔｈｏｎ语言仅作为“胶合”代码运行来缓解Ｐｙｔｈｏ移到Ｃ＋＋编译的代码上。因此，开发人员可以快吞吐量的无线电系统。逦逡逑

在ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ安装过程中，需要注意各依赖项的安装以便创建一个完整的ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ境。一般情况下，在Ｕｂｕｎｔｕ系统中只需在终端运行ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ公布的安装脚本，利用该脚置所有可变路径同时下载和安装ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ以及所需依赖项。以下是ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ具体安装［测试步骤：逡逑１．下载ｂｕｉｌｄ－ｇｎｕｒａｄｉｏ安装脚本。逡逑２．将脚本文件拷贝到主文件夹目录下，修改读写和执行权限为所有人。逡逑３．执行安装命令．／ｂｕｉｌｄ－ｇｎｕｒａｄｉｏ，在脚本运行过程中需要输入ｙ确认进程继续执行安装操４．ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ安装完成后，可以运行程序自带的一些例子来测试ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ能否正常运行终端，输入ｓｕｄｏｇｕｒａｄｉｏ－ｃｏｍｐａｎｉｏｎ及当前用户密码，即可出现ＧＲＣ程序运行界面，随后ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ内置的文件浏览后找到根目录下的ＧＮＵ邋Ｒａｄｉｏ程序，当例子成功运行，说明ＧＮａｄｉｏ安装成功。逡逑．３基于不同硬件设备的软件无线电平台搭建逡逑随着无线通信技术的不断发展，基于软件无线电概念的设计思想吸引了大批的研究学者，国市场上也逐渐出现了很多支持不同通信产品相互兼容的通用软件无线电硬件设备，例

（２）邋ＲＴＬ－ＳＤＲ硬件结构及工作原理逡逑了邋：

本文编号：2746705