MIMO-OFDM系统发射机关键技术的研究与FPGA仿真实现

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在过去的数十年内,无线通信技术得到了十分迅猛的发展,人们已经在不知不觉之间步入了4G的时代。由于多输入多输出(MIMO:Multiple Input Multiple Output)技术能够在不牺牲额外系统带宽和发射天线功率的情况下,极大地提高信道容量和系统的频带利用率,而正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术有着极强的对抗频率选择性衰落的能力,二者完美结合下的MIMO-OFDM技术以其强大的性能已经成为了第四代移动通信(4G)和网络接入标准中的核心技术。迄今为止,MIMO-OFDM技术已经获得了包括IEEE802.11n、WiMAX、WiFi、3G-LTE等无线通信标准的青睐和广泛应用,而且有进一步在未来得到长远发展的趋势。目前,国内外的多所大学、科研机构以及通信产业的公司则都把研究重点放在了成功搭建MIMO-OFDM的硬件平台上,各种相关的期刊文献和学术论文中也都频频提到这一点。本文的设计正是基于这种大的研究背景下,构建了简易的2*2MIMO-OFDM收发平台,研究其中发射机部分的关键技术并进行FPGA仿真实现,具有一定的参考意义和实用价值。本文所做的主要工作如下:第一章首先简要阐述了MIMO-OFDM技术的兴起以及目前国内外的发展概况和研究热点,然后对本文的主要工作和论文内容的安排进行了概述。第二章分别详细阐述了MIMO技术和OFDM技术的基本原理和系统模型,以及各自的优缺点,然后分析了MIMO-OFDM系统的基本原理,最后构建了MIMO-OFDM收发系统的结构模型,简要分析了其中的关键技术。第三章为全文的难点,分别研究了MIMO-OFDM系统发射机部分的一些关键技术,包括数字调制、空时编码、IFFT变换、添加循环前缀,加窗处理等。然后针对现有的几种空时编码技术进行了对比分析,确立了空时编码技术的方案,对所选的空时分组编码也有进行深入研究,所有关键技术的研究都有通过MATLAB软件进行仿真实现。第四章为全文重点,首先根据MIMO-OFDM系统收发平台的原理框图给定了发射机部分的一些相关参数,然后针对发射机部分的一些关键技术,进行了FPGA的设计与实现,包括16QAM调制、空时分组编码、IFFT变换、添加循环前缀、加窗处理等模块,并且给出了各模块的时序仿真波形进行了验证。第五章对全文的工作进行了概括性的总结,并且展望了下一步的工作任务重心,探讨了本课题未来的研究方向
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