时域MIMO信道测量平台基带处理算法研究与FPGA实现

摘要

随着人们对物质文化和精神文化要求的提高，当前的无线通信速率已经很难满足，因此高速率无线通信系统的研制和开发是通信届的重点课题之一。下一代的无线通信系统即将采用新的频段以及多输入多输出（MIMO）传输技术，MIMO传输系统的信道容量受MIMO信道特性的制约，而MIMO信道的特性是由信道模型来描述的，因此MIMO信道模型的建立对于MIMO系统的实现有着重要的价值。当前 MIMO信道研究多采用理论分析的方法，通过理论分析的方法建立的信道模型往往无法反映信道的真实特性。因此，在真实的环境中开展MIMO信道测量，分析MIMO信道特性，建立MIMO信道模型势在必行。
　　信道测量需要信道测量硬件平台的支持，而硬件平台中最核心的部分是基带数据处理模块。本论文的重点就是MIMO信道测量平台基带数据处理模块的硬件设计及FPGA实现。该平台要求能对6GHz频段的信号进行测量，因为这部分的频谱资源相对丰富，而且可以获得很高的传输速率，测量的带宽为200MHz。其中硬件平台设计包括了电源模块、信号采样模块、信号处理模块、信号传输模块、信号产生模块以及时钟驱动模块的设计。电源模块的功能是分别为后续的五个模块进行供电，保证硬件平台能稳定工作；信号采样模块将空间中的信号进行模数转化，为后续的信号处理做准备；信号处理模块是信道测量平台的数据处理核心，基带数据的同步将在该模块上实现；信号传输模块主要功能是将处理后的大量数据传输到机箱；信号产生模块用于生成同步伪随机序列；时钟驱动模块为信号采样模块和信号产生模块提供稳定的高频率时钟。
　　基带数据处理采用了串行同步技术中的滑动相关器，同步码采用了m序列。本文对m序列的产生、自相关特性以及滑动相关算法进行了理论分析和仿真，同时在FPGA上对滑动相关器进行了验证。验证结果表明通过该基带模块实现的滑动相关器能够有效提取无线信道的冲激响应。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 MIMO信道测量发展现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 信道测量平台搭建方案

2.1 引言

2.2 信道测量平台系统架构

2.3 信道测量平台器件选型

2.4 本章小结

第3章 基于FPGA的测量平台硬件设计与实现

3.1 引言

3.2 电源模块电路

3.3 信号采样模块电路

3.4 信号处理模块电路

3.5 信号产生模块电路

3.6 时钟驱动模块电路

3.7 高速PCB设计

3.8 本章小结

第4章 基带处理算法及FPGA软件设计

4.1 引言

4.2 伪随机序列生成

4.3 滑动相关多径提取

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢