论文总字数：20126字

摘 要

软件无线电是现在通信领域一个比较新的概念，相较传统的通信系统结构，利用这个平台能够更加快速地开发、修改和实时验证设计的系统，同时，功能软件化更使得当技术更新时只需要对系统的软件进行升级而不需要更换硬件。

结合正交频分复用技术(Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)，本文设计了一个基于NI USRP-2920的软件无线电平台实现的OFDM通信系统，整个系统大部分的工作使用LABVIEW软件编程完成。本论文论述了系统的基本模型和结构，并且对OFDM的发射和接收在USRP上实现过程进行了重点分析，在软件无线电平台上实现了符号同步、载频同步和信道估计的相关算法，同时针对在软件无线电平台进行设计时遇到的新的问题研究了解决的方案。然后在PC使用软件编程整合系统的所有部分，使各个模块结合形成一个能够正常工作的系统。

最后，完成了对基于USRP的OFDM系统的仿真和实测，分析了系统的软件仿真和实际仪器测试的相关数据，结果表明本文设计的OFDM系统能够可靠的工作。

关键词：软件无线电；正交频分复用；实际系统。

system implement and performance analysis of ofdm on UNIVERSAL SOFTWARE RADIO PERIPHERAL

Abstract

Software Defined Radio is a relatively new concept now in wireless communications, compared with the traditional communication system structures.By using this platform,systems can quickly developed, modified and verified. Besides,when a new technology is employed,only need the function of software is needed to be updated without the hardware.

Combined with orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) technology, this thesis designes an OFDM communication system based the a software radio platform NI USRP – 2920. By using LabView, the function modules are implemented. This thesis presents the basic model and framework of the OFDM system,the USRP implementation processes of the OFDM transceiver are analyzed in detail.The synchronization and carrier frequency synchronization,channel estimation algorithms are designed. All the function modules are integrated in the PC to realize a real-time system.

Finally, the simulation and measurement results of the designed OFDM system based on USRP are given.The results show that the design of OFDM system can work.

KEYWORDS: Software Defined Radio, orthogonal frequency division multiplexing, practical system.

本科期间相关成果

1. 2015年电子设计竞赛校三等奖
2. 2015年欧米麦克杯机器人大赛二等奖
3. 2016年《基于USRP平台的OFDM系统实现与性能分析》小论文被校庆论文收录，将刊登于研究生学报。

目录

摘 要 I

Abstract II

本科期间相关成果 III

第1章 绪论 6

1.1 研究的背景与意义 6

1.1.1 什么是软件无线电 6

1.1.2 软件无线电的优势与不足 7

1.1.3 研究的意义 7

1.2 NI LABVIEW 7

1.3 NI USRP 8

第2章 系统设计原理 10

2.1 OFDM 10

2.1.1 OFDM介绍 10

2.1.2 基本原理 10

2.2 同步 11

2.2.1 OFDM中的同步要求 12

2.2.2 载波频率偏差对OFDM的影响 12

2.2.3 符号定时偏差对OFDM的影响 13

2.3 信道估计 13

第3章 实际系统设计 15

3.1 系统结构 15

3.2 系统模块 15

3.2.1 OFDM发射部分模块 15

3.2.2 OFDM符号配置 21

3.2.3 OFDM帧结构配置 22

3.2.4 OFDM接收部分模块 22

3.3 数据处理 23

3.3.1 出现的问题 23

3.3.2 解决方案 23

3.4 符号同步 24

3.4.1 粗同步 24

3.4.2 精同步 25

3.5 载频同步 26

3.6 信道估计 27

第4章 系统性能分析 29

4.1 LABVIEW软件仿真 29

4.1.1 仿真说明 29

4.1.2 缓存中继 29

4.1.3 仿真参数 30

4.1.4 仿真结果 30

4.2 USRP实际系统 31

4.2.1 实际系统说明 31

4.2.2 系统工作速率 31

4.2.3 数据完整性 31

4.2.4 实际系统模型 31

4.2.5 LABVIEW程序 32

4.2.6 系统误比特性能 32

第5章 总结 34

5.1 设计的优点与特色 34

5.2 存在的不足 34

5.3 结束语 35

参考文献 35

致谢 36

绪论

研究的背景与意义

什么是软件无线电

软件无线电作为一个通信理论早在1992年就被提出来了，随后在1999年建立了软件无线电（SDR）论坛，但当时由于技术水平有限，对软件无线电的关注并不是很多。最近这些年，因为计算机软件和硬件技术以及数字信号处理技术的不断提高，让原本只是理论上可行的软件无线电技术有了基础技术的支撑，离真正的软件无线电的实现已经越来越近了。

软件无线电（Software Defined Radio，SDR），这个术语有多种定义。软件无线电的发明人Joseph Mitola III博士对软件无线电的概念定义为:软件无线电是一种能够同时支持多个频段的通信结构体系，具有宽带天线、射频前端通用、超高速的模数转换和数模转换的特点，可以支持任意的空中接口和不同的通信协议，在理想情况下，所有的功能都可以用软件编程来实现。^【1】

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