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MIMO-OFDM系统中关键技术的研究和实现

作　者: 王民建
导　师: 雷霞
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 短波信道参数测量扩频滑动相关多音干扰部分带干扰
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在当前无线通信飞速发展时期,如何在有限的频谱带宽内进行更大的数据传输成为一个重要的研究课题。多输入多输出(MIMO)技术可以提供空间复用增益来提高信道容量,提供空间分集增益来提高信道的可靠性;正交频分复用(OFDM)技术将频率选择性信道分割成很多趋近于平坦的子信道,可以有效的避免符号间干扰(ISI)。二者结合使用可以提高系统的容量和可靠性。本文的所有工作是基于一个MIMO-OFDM的短波通信系统完成的,由于系统需要进行高速的数据处理,对数据处理时间要求比较短,采用了DSP+FPGA协同工作的硬件结构,在此硬件平台的基础上,完成了以下几个方面的工作。首先,本文完成了基于扩频滑动相关的短波信道参数测量的研究和实现工作,并进行了室内的信道模拟器测试以及外场的地波测试。进行外场的信道参数测量,可以得到真实传输环境下的实测数据,对大量的数据进行统计分析,从而得到反映信道传输特性的各个统计参数,这种方法可以很好的对信道传输特性进行研究。其次,本文针对OFDM系统中峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,进行了预失真PAPR抑制的迭代恢复研究工作,并在目前系统上进行了DSP实现,完成了室内的信道模拟器测试。利用预失真PAPR恢复方法,可以在接收端对发送端经过预失真PAPR抑制下去的信号进行很好的恢复,从而提高性能。最后,本文针对实际的无线传输环境中的干扰问题,进行了干扰抑制的研究工作,采用了时域消除法的多音干扰抑制和限幅法的部分带干扰抑制方法,在原有系统中加入干扰抑制部分,进行了DSP的实现工作,并完成了室内信道模拟器的测试。时域消除法需要一种性能良好的参数估计方法,当干扰参数估计不准确时,不但不能消除干扰,反而会引入一个新的干扰,使得这种抑制效果受限;而部分带干扰抑制由于采用的是限幅的方法,只能把干扰信号抑制下去,并不能很好的消除,但是这种方法更适用在实际的无线传输系统中。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-18
第一章引言  18-22
  1.1 MIMO-OFDM 的基本原理  18
  1.2 MIMO-OFDM 的关键技术  18-20
  1.3 本文主要研究内容  20
  1.4 论文结构  20-21
  1.5 本章小结  21-22
第二章 MIMO-OFDM 试验系统方案和硬件平台设计  22-27
  2.1 试验系统总体方案  22-23
  2.2 试验系统硬件平台设计  23-26
    2.2.1 试验系统硬件框图  23-24
    2.2.2 试验系统数据传输流程  24-25
    2.2.3 试验系统测试流程  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章短波信道参数测量技术研究和实现  27-48
  3.1 短波信道  27-29
    3.1.1 短波通信分类  27-28
    3.1.2 短波通信的特点  28
    3.1.3 短波信道的传播特征  28-29
  3.2 短波信道参数测量方法研究  29-30
    3.2.1 基于扩频滑动相关的信道参数测量  29
    3.2.2 时延功率谱和多径时延的测量  29-30
    3.2.3 多普勒功率谱和多普勒扩展的测量  30
  3.3 短波信道参数测量方案  30-32
    3.3.1 发端方案  31
    3.3.2 收端方案  31-32
  3.4 短波信道模拟器试验平台测试结果评估  32-41
    3.4.1 基于短波信道模拟器的试验平台  32-33
    3.4.2 测试结果及分析  33-41
      3.4.2.1 ITU_HF_LowLat_Moderate  33-35
      3.4.2.2 ITU_HF_MidLat_Quiet  35-36
      3.4.2.3 ITU_HF_MidLat_Moderate  36-38
      3.4.2.4 ITU_HF_MidLat_Disturbed_Vertical  38-39
      3.4.2.5 ITU_HF_HighLat_Moderate  39-41
  3.5 外场地波试验平台测试结果  41-46
    3.5.1 外场地波试验平台  41
    3.5.2 测试结果及分析  41-46
      3.5.2.1 晴天测试数据  41-44
      3.5.2.2 阴天测试数据  44-46
  3.6 本章小结  46-48
第四章 MIMO-OFDM 试验系统PAPR 抑制技术研究和实现  48-68
  4.1 MIMO-OFDM 系统中PAPR 分析  48-49
  4.2 MIMO-OFDM 系统中PAPR 抑制算法研究  49-52
    4.2.1 无失真方式  49-50
      4.2.1.1 选择映射法  49-50
      4.2.1.2 部分传输序列法  50
    4.2.2 预失真方式  50-52
      4.2.2.1 限幅法  50-51
      4.2.2.2 串行峰值抵消法  51-52
      4.2.2.3 加窗法  52
  4.3 MIMO-OFDM 系统接收端限幅失真的迭代恢复技术  52-60
    4.3.1 限幅失真迭代恢复技术的基本原理  52-57
      4.3.1.1 发端PAPR 抑制  52-55
      4.3.1.2 收端PAPR 恢复  55-57
    4.3.2 限幅失真迭代恢复技术的性能仿真  57-60
  4.4 MIMO-OFDM 系统接收端限幅失真迭代恢复技术实现  60-67
    4.4.1 接收端双DSP 之间数据处理流程  60-62
    4.4.2 DSP 实现过程中资源分配和优化  62-65
    4.4.3 限幅失真迭代恢复技术的实测性能和分析  65-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章 MIMO-OFDM 系统中干扰抑制技术的研究和实现  68-88
  5.1 无线传输环境  68
  5.2 多音干扰抑制技术研究和实现  68-79
    5.2.1 算法选型  68-69
      5.2.1.1 时域估计消除法  69
      5.2.1.2 自适应滤波法  69
    5.2.2 算法说明和实现  69-73
      5.2.2.1 多音信号重构流程  69-71
      5.2.2.2 多音信号参数估计  71-73
    5.2.3 仿真结果和分析  73-75
    5.2.4 室内测试结果和分析  75-79
  5.3 部分带干扰抑制技术研究和实现  79-87
    5.3.1 检测技术算法选型  79
      5.3.1.1 单门限抑制算法  79
      5.3.1.2 双门限抑制算法  79
    5.3.2 算法说明和实现  79-82
    5.3.3 仿真结果和分析  82-84
    5.3.4 室内测试结果和分析  84-87
  5.4 本章小结  87-88
第六章全文总结及未来研究方向  88-90
  6.1 结论及本文主要贡献  88-89
  6.2 未来研究方向  89-90
致谢  90-91
参考文献  91-93
个人简历  93-94
硕士研究生期间的研究成果  94-95

MIMO-OFDM系统中关键技术的研究和实现

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