基于USRP和辅助外同步的OFDM系统设计实现-电子与通信工程专业论文.docx

学校代码 分 类 号  10701 TN91 学 号 1201120507 密 级 公开 TN82西安电子科技大学 TN82 硕士学位论文 基于 USRP 和辅助外同步的 OFDM 系统设计实现 作者姓名：鲁慧 领 域：电子与通信工程 学位类别：工程硕士 学校导师姓名、职称：相征教授 企业导师姓名、职称：李威高工 提交日期：2014 年 11 月 IV Design and Implement of OFDM System Based on USRP and auxiliary external synchronization A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering By Lu Hui Supervisor: Prof. Xiang zheng November 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校学习期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送 交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合 毕业论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 保密的学位论文在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 在无线通信系统中，因为科学技术的发展很多的功能都由软件来实现，从而 形成了现在软件无线电的时代。软件无线电作为一种灵活、低成本的通信解决方 案目前越来越受到重视。该技术的基本思想是将通信系统中模块化、系统化的硬 件功能模块集成在一个通用的硬件平台上，另外开发模块化的软件程序并在其他 的处理器上运行基带和上层的通信算法，具有可重配置、可编程、可扩展及系统 升级便捷等优点。 OFDM（正交频分复用）技术是一种独特的物理层技术，它既可以被看作一种 调制技术，也可被看作一种复用技术。OFDM 是 B3G 向 4G 演进过程中的关键技 术之一，这种技术可以转化高速信号为低速率子流，这是因为信道被分为若干个 正交子信道，低速率子流被调制到每一个信道上进行传输，由于载波的正交性， 并不会彼此产生干扰。因 OFDM 的特性在抗多径效应，抗频率选择性衰落方面有 较好的性能，因此被广泛关注。此外，OFDM 是一种宽带、高效的调制方式，提 高了频带利用率，有良好的应用前景。 本文目的是在 GUN Radio 和软件无线电硬件平台 USRP 上，对 OFDM 调制解 调系统进行设计，并且将软件无线电技术和 OFDM 多载波调制技术相联合，对基 于 USRP 平台的 OFDM 多载波传输系统方案进行了方案设计，搭建了基于中频的 收发机的体系结构，并且着重研究了 OFDM 系统中的关键技术—同步。文章首先 研究了软件无线电中涉及到的关键数字信号处理技术，包括一些 USRP 系统中采 用的如多速率采样、上变频、下变频等关键技术。之后着重讨论了 OFDM 调制技 术中的基本原理和关键技术，如保护间隔、循环前缀、FFT 变换和 QAM 映射。 OFDM 的同步历来作为研究的热点，根据需求，对 OFDM 的两种符号同步算法进 行了仿真，并分析其性能。此外，根据特定 USRP 平台，本文给出了两种同步的 实现方法即根据相关序列的自同步和基于 UBNT+无线网卡的外同步策略，经过实 践测试发现，由于软件平台处理和硬件平台都会引入不确定的处理时延，传统的 自同步方案并不会得到很好的效果，而采用的外同步方案能够减少来自平台本身 的误差，提高了系统的同步精度，实际测试采用此方案的同步精度最大为 0.208ms， 不超过 1ms，能够满足同步的要求。最后，对 USRP 系统在采用和不采用外同步的 实现方案条件下的误码率进行测试，误码率由 13.5%降低到 0.2%，采用外同步辅 助的方案获得了较好的传输性能