基于USRP RIO的FBMC-OQAM系统中MIMO预编码的设计与实现

摘要

在下一代移动通信技术中，基于交错正交幅度调制的滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation，FBMC-OQAM）技术已经成为了传统正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术的替代方案之一。同时，MIMO技术可以在不增加频率资源的情况下大大增加系统的容量。因此，在FBMC-OQAM系统中实现MIMO技术具有重要的研究价值。但MIMO技术的使用同时也引入了用户间干扰，而预编码技术可以有效的消除多用户之间的干扰。
　　课题通过搭建基于通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral， USRP）的硬件平台来实现FBMC MIMO系统，从而验证其所具有的技术优势。
　　本文首先介绍了离散FBMC-OQAM系统的原理及其相对于传统OFDM系统的优势，重点介绍了在使用USRP RIO搭建的FBMC MIMO系统中实现预编码的整个流程。为了在实际系统中实现预编码，首先必须知道信道状态信息，根据FBMC-OQAM系统的帧结构特点，结合OFDM信号的优势，本文设计了一种独特的导频信息用来估计信道状态，这种导频设计可以有效解决多天线之间的干扰问题。在接收端，本文采用最小二乘法来计算信道状态。在未插导频的时频点处，使用了线性插值来对这些视频频点处的信道状态进行预测。在得到信道状态之后，本文使用WiFi，通过路由器将信道状态反馈给发送端，发送端利用接收到的信道状态信息，使用ZF预编码方案对发送数据进行预编码，并在接收端进行恢复，从而达到多路数据在同一时间，同一频段进行传输，但相互之间互不干扰的理想效果。
　　以上所有过程均通过 Labview编程实现，在本文最后给出了仿真以及测试的结果。

目录

声明

1. 绪 论

1.1. 研究背景和意义

1.2. 预编码技术研究现状

1.3. 论文章节安排

2. FBMC-OQAM通信系统

2.1. 传统OFDM系统

2.2. FBMC-OQAM系统

2.3. FBMC-OQAM系统的优势

2.4. 本章小结

3. MIMO无线信道及信道状态信息的获取

3.1. MIMO无线信道简介

3.2. FBMC-OQAM系统信道模型

3.3. MIMO信道状态信息获取

3.4. 实际系统中信道估计方法

3.5. 本章小结

4. MIMO系统中的预编码技术

4.1. 预编码技术简介

4.2. 线性预编码与非线性预编码

4.3. 码本与非码本预编码

4.4. 本章小结

5. FBMC MIMO预编码技术在实验平台中的实现

5.1. 实验平台介绍

5.2. 系统中ZF预编码仿真

5.3. 系统中ZF预编码技术的实现

5.4. 程序测试

5.5. 本章小结

6. 总结与展望

6.1. 全文总结

6.2. 未来工作展望

参考文献

致谢