基于GNU-Rado平台的OFDM通信体制基带信号的设计-答辩课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,哈,工大（威海）信息学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,哈,工大（威海）信息学院,*,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,2024/10/2,1,信息学院,2024/10/2,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,Python,C+,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,2024/10/2,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。,2024/10/2,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,2024/10/2,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,2024/10/2,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。,2024/10/2,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,2024/10/2,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,2024/10/2,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：,2024/10/2,哈工大（威海）信息学院,10,OFDM,基带信号的设计,python,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,2024/10/2,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,2024/10/2,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,2024/10/2,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,2024/10/2,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,110KHz,fft-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,2024/10/2,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,2024/10/2,哈工大（威海）信息学院,16,OFDM,基带信号的设计,2024/10/2,哈工大（威海）信息学院,17,OFDM,基带信号的设计,2024/10/2,哈工大（威海）信息学院,18,THANK YOU!,THE END!,