基于PXI的MIMO信道测量平台软件架构与数据处理算法研究

摘要

随着通信科学技术的进步和人们对于通信质量要求的提高，无线通信技术的研究变得炙手可热。人们对于通信高速率、高可靠性方面的要求，促使MIMO（Multiple Input Multiple Output）天线技术进入人们的视线。MIMO天线技术的信道带宽突破了香农公式规定的极限值，具有更大的信道容量，能够缓解频谱资源逐渐紧张的问题。开发MIMO无线通信系统的第一步就是了解信号在MIMO无线通信信道中的传播特性。因此，需要获得MIMO无线信道的实际测量数据，信道测量平台是必不可少的。信道测量平台的设计包括软件驱动和硬件实现。本论文设计了基于PXI（PCI eXtensions for Instrument的简称）总线的MIMO信道测量平台的驱动软件架构，并讨论了不同环境下MIMO信道的传播特性。
　　现阶段很多国际知名的仪器公司都开发出信道测量仪或相关的产品，但存在体积较大、传输速率低、测量带宽窄或价格昂贵等缺点，因此研制体积小、传输速率高、测量带宽范围更大、价格更便宜的信道测量仪成为迫在眉睫的问题。PXI总线是具有模块化坚固的封装结构的开放性仪器总线，同时相比同类产品它还有低价位优势。因为PXI总线设备测量质量高价格低，所以选择PXI总线设备进行MIMO信道测量平台的开发。
　　本文对基于PXI总线的MIMO信道测量平台进行了PXI外设模块的驱动程序开发以及数据处理算法研究。PXI总线设备是一个具有数据采集处理功能的外设模块。PXI总线设备驱动程序的设计基于虚拟仪器软件架构，采用美国国家仪器公司提供的VISA（Virtual Instrument Software Architecture）软件以及VISA函数库，在Visual C++6.0开发环境下，进行了PXI总线设备底层驱动程序开发，实现了计算机对PXI总线设备的识别功能。在此基础上，进行模块化编程，调用VISA函数库提供的应用编程接口，编写了自定义数据传输控制函数集，实现计算机控制PXI总线设备以及数据传输。采用基于相关的统计信道模型对MIMO信道建模，获得信道冲激响应的数据，通过处理这些数据，获得表征信道传播特性的参数，包括时延功率谱，均方时延扩展，路径损耗等。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 MIMO信道测量平台研究现状

1.3 论文的主要研究内容及组织结构

第2章 MIMO无线信道理论

2.1 引言

2.2 MIMO无线通信系统

2.3 无线信道传播特性

2.4 大尺度衰落及其主要参数

2.5 小尺度衰落及其主要参数

2.6 本章小结

第3章 基于PXI的信道测量平台虚拟仪器软件架构

3.1 引言

3.2 PXI测量平台系统组成

3.3 PXI软件规范

3.4 虚拟仪器软件架构

3.5 使用C++和NI-VISA开发PXI设备驱动

3.6本章小结

第4章 MIMO信道参数提取

4.1 引言

4.2 MIMO信道冲激响应提取算法

4. 3信道参数提取研究

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢