基于GNURado平台的OFDM通信体制基带信号的设计答辩课件.ppt
毕业设计论文答辩 题目：基于GNU Radio平台的OFDM 通信体制基带信号的设计 学生姓名： 所在院系：信息学院 所在专业：电子信息工程 学生学号： 指导老师：老师,2022/12/16,1,信息学院,毕业设计论文答辩2022/9/231信息学院,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,2,主要完成内容,知识准备：运行系统linux的熟悉脚本编程语言PythonC+的熟练掌握OFDM原理的学习与熟练掌握设计内容：根据要求设计OFDM基带信号的各项参数按照设计要求以及OFDM设计程序按照设定好的参数运行程序并测定其频谱特性,2022/9/23哈工大（威海）信息学院2主要完成内容知识准,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,3,OFDM的核心思想,OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，多载波调制的一种，但在性能上有着相当大的提升。核心思想：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。,2022/9/23哈工大（威海）信息学院3OFDM的核心思想,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,4,下半部分对应于接收机链路,上半部分对应于发射机链路,OFDM系统收发机的典型框图,OFDM的核心思想,2022/9/23哈工大（威海）信息学院4下半部分对应于接收,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,5,软件无线电平台三个组成部分：,USRP： 来源于GNU Radio，其设计旨在使普通计算机能像高带宽的软件无线电设备一样工作。从本质上讲，它充当一个无线电通讯系统的数字基带和中频部分。GNU Radio在主机CPU中，由GNU Radio软件完成所有波形相关的处理，比如调制和解调,软件无线电平台,2022/9/23哈工大（威海）信息学院5软件无线电平台三个,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,6,软件无线电平台,GNU Radio 的软件部分由双重结构组成。所有性能相关的信号处理模块用C+语言编写，而高级的组织，非性能相关的模块，连接和粘合操作都由Python 实现。 C+向Python提供功能模块，而Python则无需关注C+信号处理模块中的执行细节，只需关注必要的接口和函数的调用。 Python 要做的就是选择合适的信源，信宿和处理模块，设置正确的参数，然后将它们连接起来形成流图，便是一个完整的应用程序。,2022/9/23哈工大（威海）信息学院6软件无线电平台,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,7,OFDM基带信号的设计,OFDM发射系统基本框图,Python应用程序流程图,2022/9/23哈工大（威海）信息学院7OFDM基带信号的,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,8,想要知道GNU Radio信号处理流程，可以查看其流程图粘合语句，如ofdm_mod所示：完成前导序列的插入，I、Q两路信号分别进行self.connect(self._pkt_input, 0), (self.preambles, 0)self.connect(self._pkt_input, 1), (self.preambles, 1)依次经过IFFT，插入循环前缀，幅度调整等所有操作self.connect(self.preambles, self.ifft, self.cp_adder, self.scale, self),OFDM基带信号的设计,2022/9/23哈工大（威海）信息学院8想要知道GNU,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,9,首先经过send_pkt 函数，调用ofdm_packet_utils中的make_pkt来完成MAC包打包过程。然后调用self._pkt_input.msgq().insert_tail(msg)，MAC 包被放进一个队列后面的ofdm_mapper_bcv 模块从队列中取出数据包，根据OFDM 调制的参数映射成一个个OFDM symbol，再送到后续模块，添加preamble，IFFT 变换，添加cyclic prefixer，最后调整幅度，发送出去。,OFDM基带信号的设计,详细处理过程：,2022/9/23哈工大（威海）信息学院9首先经过send,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,10,OFDM基带信号的设计,ython脚本文件：benchmark_ofdm_tx.py涉及到的脚本文件：Ofdm.py：ofdm调制的主要程序Psk.py ： 数字调制中的psk程序文件Qam.py： 数字调制中的qam程序文件Transmit_path.py：数据发送的主要程序文件Fusb_options.py：添加usb命令行参数选择Pick_bitrate.py：与比特数率相关的Ofdm_packet_utils.py：ofdm数据打包,2022/9/23哈工大（威海）信息学院10OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,11,OFDM基带信号的设计,主要函数及功能：gr.ofdm_mapper_bcv()：比特流映射到星座图上 gr .fdm_insert_preamble()：插入训练序列 gr.fft_vcc()：进行ifft变换 gr.ofdm_cyclic_prefixer()：插入循环前缀 gr.multiply_const_cc()：进行幅度控制,2022/9/23哈工大（威海）信息学院11OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,12,OFDM基带信号的设计,主要运行参数及意义：-f freq tx-freq: 中心频率-m、-modulation: 数字调制方式-fft-length: ifft变换长度-occupied-tones: 有效子载波个数-V verbose: 是否输出调制信息-T tx-subdev-spec: 进行子板的设定-cp-length: 循环前缀长度-i interp: 插值速率-tx-amplitude: 幅度调节-log: 中间数据记录-bitrate 比特速率,2022/9/23哈工大（威海）信息学院12OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,13,OFDM基本参数的选择,首先确定：带宽，比特率及保护间隔OFDM符号周期长度一般为保护间隔的5倍子载波间隔是ofdm符号周期的倒数子载波数量可由-3dB带宽除以子载波间隔获得在FFT/IFFT运算时间内的抽样数量必须是整数,2022/9/23哈工大（威海）信息学院13OFDM基本参数,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,14,OFDM基带信号的设计,默认：带宽为222kHZ当改变调制方式为QPSK，并且保持比特速率不变，带宽减半为110KHzfft-length=1024：带宽为110kHz影响了比特率，使其减半fft-length=1024，occupied-tones=400：带宽为222kHz有效子载波个数影响实际带宽 fft-length=512，occupied-tones=512：带宽 500kHz，但是频谱边缘变得不理想 fft-length=512，occupied-tones=16：带宽非常小，以至于难以测量cp-length变化时：带宽不变，因为不影响频谱结构,2022/9/23哈工大（威海）信息学院14OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,15,OFDM基带信号的设计,带宽计算公式：,其中：,Rb比特速率傅里叶变换长度N，与带宽成反比调制方式的改变对应M的变化，能够影响带宽 是有效子载波个数部分数据会影响到比特速率，所以我们需要根据影响之后的上述参数来计算带宽计算所得带宽与实际所测带宽基本吻合,2022/9/23哈工大（威海）信息学院15OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,16,OFDM基带信号的设计,2022/9/23哈工大（威海）信息学院16OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,17,OFDM基带信号的设计,2022/9/23哈工大（威海）信息学院17OFDM基带信号,2022/12/16,哈工大（威海）信息学院,18,THANK YOU!,THE END!,2022/9/23哈工大（威海）信息学院18THANK YO,
