基于NGB-W的MIMO-OFDM信道估计及均衡算法研究与FPGA实现

发布时间：2017-05-02 11:02

  本文关键词：基于NGB-W的MIMO-OFDM信道估计及均衡算法研究与FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的通信技术中,通信网络往往被划分为若干独立的网络,各自承担一部分的地业务。随着科技的进步,由新型技术的使用带来的系统可靠性增加导致系统占用带宽也在不断增加,这会对有限的频谱资源造成很大的负担,同时,由于数字业务的广泛使用,电信,广播电视,互联网三大网络的功能逐渐趋于一致。因此,如何合并这些分立的网络系统,使其资源共享,是下一代网络推进的过程中必不可少的一部分。下一代广播电视无线网络NGB-W作为新一代的智能多媒体融合网络,拥有全新的双向收发的技术平台,可承载三网的多种业务,为用户提供更加精细的服务。该系统在CMMB协议的基础上添加了新的NGB-W协议模式,可根据不同的业务特性选择不同的方案进行数据传输。在NGB-W协议中,我们采用MIMO-OFDM的系统实现基带处理单元,由于系统信道的衰落特性,信道估计与均衡的研究十分重要。本文就是对基于NGB-W下信道估计和均衡的实现进行研究。本文首先对与NGB-W系统的基本实现和关键技术进行了一定说明,进一步分析了无线信道的衰落特性,引出MIMO信道。在这种情况下,研究了非盲信道的信道估计与均衡。主要包括导频预估的LS算法和MMSE算法；信道插值的线性插值,时域插值,二次插值,维纳插值等算法；均衡主的MMSE和ZF的算法。并根据仿真的结果给出了信道估计与均衡的基本实现方案。在系统方案确定的情况下,本文设计了系统算法的硬件实现方案及硬件代码,通过设计独特的并联选择寄存模式和的七位寄存方式更加有效的实现实现时域和频域插值,分析算法实现均衡。通过仿真验证综合确定模块的资源利用率,并上板进行传输试验,验证其性能。本文对于信道估计和均衡的算法实现上有很好的参考价值。
【关键词】：NGB-W MIMO-OFDM 信道估计 信道均衡 FPGA
【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】：2016
【分类号】：U495;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 NGB-W系统研究背景及意义15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 课题来源及意义17
• 1.4 本文结构和工作安排17-19
• 第二章 NGB-W系统基本原理19-31
• 2.1 NGB-W基本原理19
• 2.2 OFDM基本原理19-24
• 2.2.1 OFDM概述19-20
• 2.2.2 OFDM调制20-23
• 2.2.3 OFDM关键技术23-24
• 2.3 无线信道衰落24-25
• 2.3.1 无线信道的随机性24
• 2.3.2 大尺度衰落24
• 2.3.3 小尺度衰落24-25
• 2.4 MIMO基础25-27
• 2.4.1 MIMO技术25-26
• 2.4.2 MIMO系统信道容量26-27
• 2.4.3 MIMO分集与复用27
• 2.5 MIMO-OFDM系统模型27-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第三章 信道估计及均衡算法研究31-47
• 3.1 导频结构31-34
• 3.1.1 导频分类31-33
• 3.1.2 导频设计准则33-34
• 3.2 导频处信道估计算法34-37
• 3.2.1 LS算法34-35
• 3.2.2 MMSE算法35-37
• 3.3 数据部分信道插值37-41
• 3.3.1 线性插值37-38
• 3.3.2 二次插值38
• 3.3.3 时域插值38-39
• 3.3.4 维纳滤波插值39-41
• 3.4 均衡算法41-42
• 3.4.1 线性均衡概述41
• 3.4.2 ZF均衡41-42
• 3.4.3 MMSE均衡42
• 3.5 matlab算法仿真42-45
• 3.5.1 MATLAB仿真信道环境说明42-43
• 3.5.2 MATLAB仿真方案43-44
• 3.5.3 MATLAB仿真结果44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 信道估计与均衡的FPGA实现47-73
• 4.1 硬件开发平台47-51
• 4.1.1 FPGA设计介绍47-49
• 4.1.2 硬件平台介绍49-51
• 4.2 NGB-W系统信道估计与均衡设计构架51-53
• 4.2.1 NGB-W系统接收机构架51-52
• 4.2.2 信道估计与均衡系统构架52-53
• 4.3 信道估计与均衡实现方案53-65
• 4.3.1 时域维纳插值53-59
• 4.3.2 频域维纳插值59-62
• 4.3.3 均衡62-64
• 4.3.4 其他模块实现64-65
• 4.4 信道估计与均衡系统验证65-71
• 4.4.1 系统功能仿真验证65
• 4.4.2 重点模块功能仿真验证65-70
• 4.4.3 硬件仿真验证70-71
• 4.4.4 系统性能分析71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者简介81

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