MIMO-OFDM基带数据传输系统的设计与实现

发布时间：2017-06-06 21:00

  本文关键词：MIMO-OFDM基带数据传输系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多入多出正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, MIMO-OFDM)是当今无线通信领域的热点课题,该技术能够提高传输速率和有效对抗多径干扰,在WLAN (Wireless Local Area Networks,无线局域网络)和4G(第四代移动通信)网络中得到了广泛应用。本文首先对MIMO-OFDM系统的同步问题进行了研究,在总结了前人研究的基础上,提出了一种改进的基于CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto Correlation,恒包络零自相关)序列的同步序列结构,并给出了相应的时间同步算法。利用改进的算法可以使得时间同步不需要分成两步进行,更直接地得到定时同步点,并且在时间同步的同时,能够完成对整数倍频偏的估计,从而大大减少了同步的复杂度。仿真结果表明,改进后的时间同步算法有着良好的性能。其次,本文基于IEEE 802.11n协议,设计了一个完整的MIMO-OFDM基带数据传输系统,给出具体的模块划分、系统参数和前导序列结构,并在FPGA平台上实现。该基带系统采用模块化的设计思路：其中发射机主要包括信道编码、调制和映射、空时编码、OFDM调制等部分,接收机主要包括时频同步、信道估计、MIMO译码、OFDM解调等关键部分。本文详细介绍了每个模块的原理和实现结构,并对实现的各个模块进行了仿真,仿真证明了设计的正确性。同时,本文在基带系统的实现过程中,根据已有的符号同步算法占用资源多、计算复杂的问题,采用对接收信号进行量化的方法,将复杂的复数相关运算变化成简单的映射,从而降低运算复杂度。仿真结果表明,“量化法”能够在保证符号同步性能的前提下,提高符号同步效率、减少资源损耗。本文最后在Virtex-6 ML605评估板上运行了实现的基带系统,并通过片上逻辑分析工具ChipScope抓取内部模块的信号进行观察与分析,证明系统能正确、可靠的运行。
【关键词】：MIMO-OFDM CAZAC序列 时间同步算法 基带系统 量化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 引言14-15
• 1.2 研究背景及意义15-17
• 1.2.1 MIMO-OFDM技术的发展15-16
• 1.2.2 MIMO-OFDM系统平台研究现状16
• 1.2.3 论文的研究意义16-17
• 1.3 论文的主要研究内容及创新点17
• 1.3.1 论文主要研究内容17
• 1.3.2 论文的创新之处17
• 1.4 论文的组织结构17-20
• 第二章 MIMO-OFDM的基本原理和关键技术20-32
• 2.1 OFDM原理20-27
• 2.1.1 OFDM基本原理20-23
• 2.1.2 IFFT/FFT应用于OFDM23-24
• 2.1.3 OFDM系统中的关键问题24-27
• 2.2 MIMO原理27-30
• 2.2.1 MIMO基本原理27-28
• 2.2.2 MIMO系统中的空时编码28-30
• 2.3 MIMO-OFDM系统模型与关键技术30-31
• 2.3.1 MIMO-OFDM系统模型30-31
• 2.3.2 MIMO-OFDM系统关键技术31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 MIMO-OFDM系统同步算法的改进32-44
• 3.1 MIMO-OFDM系统同步的一般过程32-33
• 3.2 MIMO-OFDM系统同步典型方法33-36
• 3.2.1 Mody同步算法33-35
• 3.2.2 Schenk & Zelst同步算法35-36
• 3.3 时间同步算法的改进36-42
• 3.3.1 WPS时间同步算法36-38
• 3.3.2 时间同步算法的改进38-39
• 3.3.3 性能仿真与分析39-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 MIMO-OFDM基带系统的设计与仿真44-84
• 4.1 基带系统整体设计44-49
• 4.1.1 整体结构44-45
• 4.1.2 系统参数45-46
• 4.1.3 系统前导结构46-48
• 4.1.4 系统时钟48
• 4.1.5 数据格式48-49
• 4.2 基带发射机的设计与仿真49-65
• 4.2.1 信道编码部分49-54
• 4.2.2 调制/映射54-55
• 4.2.3 空时编码55-57
• 4.2.4 导频插入和子载波映射57-59
• 4.2.5 OFDM调制部分59-62
• 4.2.6 组帧62-65
• 4.3 基带接收机的设计与仿真65-82
• 4.3.1 分组检测65-68
• 4.3.2 频率同步68-72
• 4.3.3 符号同步72-75
• 4.3.4 信道估计75-79
• 4.3.5 MIMO检测79-82
• 4.4 本章小结82-84
• 第五章 测试结果与分析84-90
• 5.1 调制/映射与空时编码84-85
• 5.2 导频插入与子载波映射85
• 5.3 IFFT变换85-86
• 5.4 发射机联合86
• 5.5 时频同步86-87
• 5.6 信道估计和MIMO检测87-88
• 5.7 本章小结88-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 6.1 总结90-91
• 6.2 展望91-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-98
• 研究成果及发表的学术论文98-100
• 作者和导师简介100-102
• 学位论文答辩委员会决议书102-103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张玉龙;李志峰;赵勋;;对4G移动通信技术应用与发展的展望[J];信息通信;2013年01期

2 尤肖虎;潘志文;高西奇;曹淑敏;邬贺铨;;5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J];中国科学:信息科学;2014年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王秋菊;基于FPGA的V-BLAST MIMO MC-CDMA基带系统的实现[D];北京交通大学;2009年

2 王凤菊;基于MIMO-OFDM技术的实时平台开发与实现[D];山东大学;2010年

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本文编号：427452