基于USRP的MIMO系统设计与实现

发布时间：2017-08-31 13:20

  本文关键词：基于USRP的MIMO系统设计与实现

  更多相关文章： 多用户MIMO 预编码 功率分配 能量效率 USRP

【摘要】：移动通信系统历经四代变革,发展迅速,随着4G的大规模商用,下一代移动通信系统相关研究工作正在进行。多输入多输出(MIMO)技术因其自身特有的优点,愈发受到重视,大规模MIMO已经成为了5G的核心技术,而预编码技术则是多用户MIMO无线通信系统中的一项重要技术,具有重要意义。本文首先分析研究多用户MIMO下行系统预编码算法,为贯彻“绿色通信”理念,在低复杂度预编码算法的基础上做系统高能效优化,之后用USRP硬件平台设计实现实际的MIMO系统。论文主要工作和创新点如下:1.分析比较了下行MU-MIMO系统预编码技术,采用与BD算法性能等效但运算复杂度更低的GZI预编码算法,在保证性能的前提下降低了系统的运算复杂度。2.构建了基于多用户MIMO低复杂度预编码的高能效优化模型,提出了求解方法和步骤。针对实际生活中不同的Qo S的需求,构建了系统速率和受限和各个用户速率和受限的高能效优化模型,提出了基于多用户MIMO GZI预编码的功率分配算法。Monte Carlo仿真结果验证了优化模型和算法的正确性。3.提出了解决USRP N200设备相位同步的方案。设计实现了1×2校准相位差的MIMO实例,发送端发送同一训练序列,接收端手动调整相位差使相位同步。4.基于USRP硬件平台设计实现了MIMO系统。用4台USRP N200s设备和2根MIMO Cable设计实现了基本的2×2 MIMO系统,运行结果验证了系统的正确性。
【关键词】：多用户MIMO 预编码 功率分配 能量效率 USRP
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 移动通信发展简介10-11
• 1.2 MIMO技术背景知识简介11-15
• 1.2.1 MIMO技术简介12-13
• 1.2.2 大规模MIMO技术13-15
• 1.3 绿色通信15-16
• 1.3.1 绿色通信概念与起源15
• 1.3.2 国内外绿色通信的发展15-16
• 1.4 论文研究背景及意义16-19
• 1.5 研究目标与结构安排19-20
• 第二章 多用户MIMO技术20-27
• 2.1 多用户MIMO技术20-21
• 2.2 多用户MIMO下行系统框图21-22
• 2.3 多用户MIMO预编码算法22-26
• 2.3.1 BD预编码算法22-24
• 2.3.2 GZI预编码算法24-25
• 2.3.3 BD算法与GZI算法比较25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 基于多用户MIMO低复杂度预编码的高能效优化27-48
• 3.1 能量效率定义27
• 3.2 系统速率和受限的高能效优化27-40
• 3.2.1 优化模型28-29
• 3.2.2 优化模型求解29-35
• 3.2.3 仿真与结果35-40
• 3.3 各用户速率和受限的高能效优化40-47
• 3.3.1 优化模型40-42
• 3.3.2 优化模型求解42-43
• 3.3.3 仿真与结果43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 基于USRP设计实现MIMO系统48-63
• 4.1 软硬件环境介绍与实验前准备48-52
• 4.1.1 软件无线电概念48-49
• 4.1.2 GNU Radio软件平台49-50
• 4.1.3 USRP硬件平台50-51
• 4.1.4 USRP N200改IP地址51-52
• 4.2 USRP设备的同步问题52-57
• 4.2.1 不同USRP和子板的同步性能比较53-54
• 4.2.2 手动校验相位差实现同步54-57
• 4.3 设计实现 2×2 MIMO系统57-62
• 4.3.1 实验平台57-58
• 4.3.2 实验流图58-60
• 4.3.3 实验结果60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-64
• 参考文献64-69
• 附录1 攻读硕士学位期间参加的科研项目69-70
• 致谢70

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本文编号：765819