MIMO-OFDM系统中信道估计与信号检测的研究与实现

摘要

为了解决多径衰落信道和带宽效率在无线通信中的影响，引入了OFDM和MIMO技术，OFDM技术利用多载波调制能很好的克服由于多径衰落信道引起的频率选择性衰落，同时MIMO技术利用多个天线进行收发信号能够增加信道容量，同时能够在不增加总功率和带宽的情况下提高频谱利用率。由于MIMO-OFDM系统能使两种技术的优势都发挥出来，即能克服多径衰落的影响，同时又能增加频谱效率，所以它将作为下一代无线通信中关键技术而应用。
　　 利用GNU Radio软件无线电环境，同时与便宜的软件无线电外围设备(USRP)结合在一起，可以使工程师快速设计和实现一个强大、灵活的软件无线电平台，同时它可以很好的实现双发双收系统。
　　 本文首先简要介绍了MIMO技术和OFDM技术的基本原理，同时对USRP和GNU Radio软件无线电环境分别进行了介绍；然后介绍了MIMO-OFDM系统中的常用的信道估计算法和信号检测算法，并对相应的各个算法进行了性能比较。在此基础上，设计双发双收MIMO-OFDM系统的帧结构和收发机结构，同时通过Python语言实现了模块间的连接与嵌套调用以及相关参数的设置，接着通过C++语言设计了系统中信道估计算法与信号检测算法模块，最后给出系统的测试环境和结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 OFDM概述

1.1.1 OFDM系统基本原理

1.1.2 OFDM的发展应用

1.1.3 OFDM的特点

1.2 MIMO系统

1.2.1 MIMO的概述

1.2.2 MIMO系统原理

1.2.3 MIMO的容量

1.2.4 MIMO的特点

1.3 MIMO-OFDM系统概要

1.4 论文的主要工作及内容安排

第二章 软件无线电平台的介绍

2.1 软件无线电平台的概述

2.2 软件无线电平台软件GNU Radio部分

2.2.1 GNURadio概述

2.2.2 流图和模块

2.3 软件无线电平台硬件USRP部分

2.3.1 USRP母板

2.3.2 模数转换部分

2.3.3 数模转换器部分

2.3.4 FPGA

2.3.5 USRP子板

第三章 MIMO-OFDM的信道估计和信号检测算法

3.1 MIMO-OFDM信道估计

3.1.1 信道估计的原理

3.1.2 信道估计方法的分类

3.1.3 导频分布方式的选择

3.1.4 信道估计算法

3.1.5 信道估计算法的性能比较

3.2 MIMO-OFDM的信号检测算法

3.2.1 MIMO-OFDM的信号检测概述

3.2.2 经典信号检测算法

3.2.3 经典信号检测算法比较

第四章 MIMO-OFDM系统中信道估计和信号检测的实现

4.1 信道估计算法的实现

4.1.1 导频信号的设计

4.1.2 信道估计算法的实现

4.2 信号检测算法的实现

4.3 信道估计和信号检测的实验结果及性能分析

4.3.1 信道估计算法实验结果及性能分析

4.3.2 信号检测算法的实验结果及性能分析

第五章 MIMO-OFDM的实现

5.1 为GNU Radio编写Python应用程序

5.1.1 概述

5.1.2 程序编写

5.2 GNU Radio信号处理模块基础

5.2.1 所有信号处理模块的基类

5.2.2 IO signature类gr_io_signature

5.2.3 智能指针

5.2.4 block的核心

5.3 MIMO-OFDM的实现

5.3.1 系统帧格式

5.3.2 收发系统结构

5.3.3 系统参数的设置

5.4 系统测试环境及结果

5.4.1 系统测试环境

5.4.2 测试结果

第六章 总结与展望

致谢

参考文献