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MIMO-OFDM收发机部分关键技术的优化与实现

作　者: 徐晓亮
导　师: 张建华
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO OFDM 频域交织 PAPR LS估计
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着移动通信业务规模的扩大和服务种类的多样化,人们对系统传输速率和传输性能提出了越来越高的要求。现今,第三代(3G)移动通信系统在发展完善的同时第四代(4G)移动通信系统演进步伐加快,MIMO、OFDM等4G时代标志性技术得到业界的广泛研究。基于MIMO-OFDM技术的收发机物理层位于通信协议参考模型的最低层,承载全部上层应用,它所含技术种类繁多(包括调制技术、编码技术、双工方式以及射频实现等)、复杂度高。针对MIMO-OFDM系统物理层设计,本文研究其部分关键技术的优化与实现,包括发送端的频域交织、自适应层映射、射频相关信号处理、接收端的信道估计等。上述研究工作依托国家863计划“高频段无线通信基础技术研究开发与示范系统”子课题——中继传输子系统。借助课题前期的仿真平台与信道模型,本文分析系统物理层性能要求与处理流程,补充完善发送端频域交织与自适应层映射的规范定义；分析OFDM系统高峰均比问题和射频功放的非理想特性,提出CFR解决方案,优化其设计细节；针对接收端信道估计,文中分析LS准则设计中的内插技术和时域抑噪技术,提出一种综合优化方案。以上设计与优化最终实现于课题FPGA测试平台,本文将穿插介绍实现中的组合设计技巧和工程化过程中涉及问题的解决方法。经过链路仿真和实际硬件测试,上述关键模块中：频域交织设计可提供2dB的链路增益；层映射设计可根据数据流量完成自适应切换；经过CFR处理,OFDM符号的PAPR可抑制在7.6dB以下；优化的信道估计解决方案相比于传统线性插值LS估计产生4dB处理增益。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 MIMO-OFDM技术概述  9-10
  1.2 MIMO-OFDM收发机物理层关键技术  10-11
    1.2.1 空间处理  10
    1.2.2 前向纠错(FEC)技术  10
    1.2.3 调制技术  10-11
  1.3 高性能FPGA的结构与应用  11-14
    1.3.1 FPGA的基本结构与特点  11-13
    1.3.2 Xilinx高性能FPGA产品  13-14
  1.4 论文相关课题背景  14-15
  1.5 论文的结构安排  15-17
第二章 发送端频域交织与层映射的定义与实现  17-29
  2.1 高频段中继子系统空中接口参数设计  17-21
    2.1.1 系统帧结构与中继模式设计  17-19
    2.1.2 系统发送侧物理层参数设计  19-21
  2.2 频域交织设计与定义  21-23
    2.2.1 时域交织与频域交织  21
    2.2.2 频域交织设计与仿真分析  21-23
  2.3 频域交织与资源映射的组合实现  23-25
  2.4 自适应层映射定义与设计  25-29
    2.4.1 发送侧物理层信号处理流程  25-26
    2.4.2 分层空时码  26-27
    2.4.3 自适应调制与编码  27
    2.4.4 自适应层映射定义与实现  27-29
第三章 发送端射频相关信号处理的优化与实现  29-44
  3.1 OFDM系统中的高峰均比问题  29-30
  3.2 射频功放的非理想特性  30-32
    3.2.1 非线性  30-31
    3.2.2 互调特性  31-32
  3.3 提高功放效率的现有技术措施  32-34
    3.3.1 波峰因子降低(CFR)技术  32-34
    3.3.2 数字预失真(DPD)技术  34
  3.4 针对PAPR抑制的CFR解决方案  34-44
    3.4.1 CFR解决方案设计  34-39
    3.4.2 CFR解决方案实现  39-44
第四章 接收端LS信道估计的优化与实现  44-64
  4.1 无线信道  44-45
  4.2 MIMO-OFDM系统信道估计研究现状  45-53
    4.2.1 导频插入式样的选择  46-48
    4.2.2 导频数据的选取  48-49
    4.2.3 导频信息获取与信道响应估计  49-50
    4.2.4 获得完整信道信息的方案  50-52
    4.2.5 降低估计误差方法  52-53
  4.3 MIMO-OFDM系统信道估计的优化设计  53-60
    4.3.1 系统导频设计  53-54
    4.3.2 OFDM系统接收端模型  54-55
    4.3.3 LS信道估计中的内插优化  55-56
    4.3.4 信道估计设计中的时域抑噪优化  56-58
    4.3.5 信道估计的优化设计方案性能评估  58-60
  4.4 信道估计的优化设计的硬件实现  60-64
    4.4.1 整体数据处理流程  60-62
    4.4.2 LS估计和内插的实现  62-63
    4.4.3 时域抑噪设计的实现  63
    4.4.4 信道估计优化实现的复杂度分析  63-64
第五章 总结与展望  64-66
参考文献  66-68
致谢  68-69
作者攻读学位期间发表的学术论文  69

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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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