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基于FPGA的MIMO-OFDM关键技术研究

作　者: 王航
导　师: 孙献璞
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO-OFDM FPGA 时频同步 训练序列
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要


多输入多输出(MIMO)技术通过多天线的收发在不增加带宽和发射功率的情况下实现信道容量的提升,正交频分复用(OFDM)技术可以高效地利用频谱资源并对抗频率选择性衰落。MIMO和OFDM技术的有效结合,克服了各种应用上的局限性,使各自的优势得到了充分的发挥。MIMO-OFDM以其优异的性能成为下一代移动通信的核心技术。本文在对MIMO-OFDM技术的发展和原理进行介绍的基础上对系统的时频同步,空时编解码和信道估计技术进行了比较全面的阐述。结合本设计的需求,对训练序列的结构进行了调整,并在频偏估计的实现方式上进行了一些改进工作。本设计在综合考虑实现复杂度和硬件资源占用量的基础上完成了一个较完整的MIMO-OFDM基带物理层系统的仿真并对其性能进行了分析。最后对系统中的各个模块给出了FPGA的实现方案,在Xilinx的Virtex-5芯片实验板上完成系统的搭建,并配合Modelsim上的时序仿真完成了板级的调试工作。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 移动通信技术的发展及演进  7-8
  1.2 MIMO-OFDM系统研究现状及发展方向  8-9
  1.3 本文的主要工作和论文安排  9-11
第二章 MIMO-OFDM系统基本原理  11-19
  2.1 无线信道的传播特性  11-12
    2.1.1 路径损耗  11
    2.1.2 多径效应  11-12
    2.1.3 多普勒扩展  12
  2.2 多输入多输出无线通信系统  12-15
    2.2.1 MIMO系统模型  12-13
    2.2.2 无线MIMO信道容量分析  13-15
  2.3 正交频分复用(OFDM)技术基本原理  15-17
    2.3.1 OFDM的调制解调技术原理  15-16
    2.3.2 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择  16-17
  2.4 MIMO-OFDM关键技术  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第三章 MIMO-OFDM同步算法研究  19-33
  3.1 OFDM同步算法  19-27
    3.1.1 同步偏差对OFDM系统的影响  19-20
    3.1.2 基于训练序列的帧同步  20-23
    3.1.3 符号定时同步  23-24
    3.1.4 频率同步  24-27
  3.2 MIMO-OFDM同步算法  27-28
  3.3 本设计采用的同步方法  28-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 MIMO-OFDM空时编解码及信道估计技术研究  33-47
  4.1 空时编解码技术  33-41
    4.1.1 分层空时码  34-38
    4.1.2 空时分组码  38-41
  4.2 信道估计技术  41-46
    4.2.1 OFDM频域接收信号模型  41-42
    4.2.2 OFDM系统中的信道估计算法  42-45
    4.2.3 本设计采用的信道估计算法  45-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章 MIMO-OFDM系统的FPGA设计  47-65
  5.1 MIMO-OFDM系统基本结构和参数设计  47-49
    5.1.1 系统主要参数设计及硬件平台  47-48
    5.1.2 MIMO-OFDM系统帧结构设计  48-49
  5.2 Xilinx FPGA中的全局时钟资源使用方法  49
  5.3 MIMO-OFDM系统发射机的FPGA设计  49-52
  5.4 MIMO-OFDM系统接收机的FPGA设计  52-62
    5.4.1 帧同步和小数倍频偏估计模块  52-56
    5.4.2 整数倍频偏估计模块  56
    5.4.3 符号同步和有效数据分离模块  56-57
    5.4.4 信道估计模块  57-58
    5.4.5 相位跟踪模块  58-59
    5.4.6 空时译码模块  59-60
    5.4.7 Viterbi译码模块  60-62
  5.5 系统性能测试及资源占用分析  62-63
  5.6 本章小结  63-65
总结和展望  65-67
致谢  67-69
参考文献  69-71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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