MIMO-OFDM试验系统数据传输接口DSP实现技术研究

摘要

随着科技的快速发展，对通信的系统容量和通信质量要求越来越高。MIMO技术利用空间复用增益能够有效的提高系统的传输速率；OFDM技术将频率选择性衰落信道在频域上转换为平坦衰落信道，可以有效的对抗多径衰落的影响。MIMO-OFDM系统结合了两者的优点，提高了无线通信系统的信道容量和可靠性。 本课题来源于某无线MIMO-OFDM试验系统的预研项目，该系统设计实现采用了软件无线电的设计思想，使用FPGA+DSP的硬件体系架构。由于大量的数据处理，对数字信号处理器的执行速度有很高要求。使用的DSP最高时钟频率可达1GHz；在接收机，为了能得到更好的性能，Turbo接收机采用了多次迭代，而MIMO检测和Turbo译码的运算复杂度很高，一块DSP不能达到Turbo接收机的需求，于是接收机使用了两块串联的DSP做数据处理。 本文研究的重点为无线MIMO-OFDM试验系统数据传输接口的DSP设计和实现。本文首先分别研究并完成了串口信号发送、基带信号发送、基带信号接收、串口信号接收四个传输模块接口的设计、实现和数据传输过程；研究并完成了数据传输过程中涉及到的三个中断服务程序的设计和实现。在接收端，为了提高系统性能，采用了Turbo迭代接收技术，本文研究并完成了双DSP之间的Turbo迭代接收过程的接口设计。 在测试过程中，本文首先单独针对各个接口考虑了各种可能出现的情况，验证了各独立接口设计的正确性、完备性和可靠性；然后，按顺序分别针对发送单元、接收单元以及中频对接的全链路进行了接口传输测试，再次验证了数据传输过程中接口设计的正确性；最后，与数据传输链路进行全链路联调和测试，以充分论证接口及设计的正确性。目前，全链路已经完成了室内可视距离无线通信的测试，并通过专家组的阶段性验收。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表、符号表

声明

第一章 绪论

1.1无线信道特性

1.2 MIMO-OFDM的基本原理

1.3 MIMO-OFDM的关键技术

1.4本文主要研究内容

1.4.1研究任务

1.4.2论文结构及主要内容

1.5本章小结

第二章 MIMO-OFDM试验样机的总体方案

2.1通信机的系统框架

2.1.1通信机的原理框图

2.1.2通信机的工作原理

2.1.3通信机的系统参数

2.2通信机的硬件结构

2.2.1通信机的硬件框图

2.2.2通信机的硬件介绍

2.2.3通信机的数据传输流程

2.3通信机的软件结构

2.3.1通信机的软件框图

2.3.2通信机的软件介绍

2.3.3通信机的数据处理流程

2.4本章小结

第三章 MIMO-OFDM试验样机接口技术设计和实现

3.1通信机接口

3.2串口信号发送接口设计

3.2.1 串口信号发送框图

3.2.2 串口信号发送工作流程

3.2.3 串口信号发送接口实现

3.2.4 串口数据传输格式

3.3基带信号发送接口设计

3.3.1 基带信号发送工作框图

3.3.2基带信号发送工作流程

3.3.3基带信号发送接口实现

3.4基带信号接收接口设计

3.4.1 基带信号接收工作框图

3.4.2基带信号接收工作流程

3.4.3 基带信号接收接口实现

3.5串口信号接收接口设计

3.5.1 串口信号接收工作框图

3.5.2 串口信号接收工作流程

3.5.3 串口信号接收接口实现

3.6终端数据发送和接收中断服务程序(IRQ1)设计

3.6.1 工作原理

3.6.2设计实现

3.7 EDMA完成中断服务程序设计

3.7.1工作原理

3.7.2设计实现

3.8 FPGA数据发送和接收中断服务程序(IRQ2)设计

3.8.1工作原理

3.8.2设计实现

3.9本章小结

第四章 M1MO-OFDM试验样机Turbo接收机接口实现设计

4.1Turbo接收机工作框图

4.2Turbo接收机工作原理

4.3Turbo接收机接口存储量估计

4.4 Turbo接收机数据处理时序

4.5Turbo接收机的接口设计和实现

4.5.1Turbo接收机DSP2接口设计

4.5.2双DSP之间的数据通信设计

4.5.3Turbo接收机DSP1接口设计

4.6本章小结

第五章 MIMO-OFDM试验样机接口测试

5.1实验条件及设备

5.2通信机发单元时序测试

5.3串口信号收发接口测试

5.4基带信号收发接口测试

5.5中频对接测试

5.6全链路测试

5.7本章小结

第六章 总结

6.1主要工作及贡献

6.2下一步研究工作

致谢

参考文献

硕士研究生期间的研究成果

个人简历