通信与网络中的基于LabVIEW和NI USRP进行射频/通信物理层研究
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2020-10-21
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通信与网络中的基于通信与网络中的基于LabVIEW和和NI USRP进行射频进行射频/通信物理通信物理
层研究层研究
图1: 抑制前后检测仪上显示的符号、BER、SNR、电流估计值、传输状态信息概览。 “LabVIEW系统设计
软件在并行编程上确实很出色，是我研究过程中开发信号处理和通信算法的好帮手。我用过C++、Java和其他
语言进行编程，但我还没发现有其他方法比LabVIEW更直接、更直观地反映这种并行机制。” - Jan Dohl,
Ph.D candidate at the Vodafone Chair, TU Dresden 挑战： 设计更佳的数字信号处理方法，校正非线
性射频损伤；使用真实无线信号验证该方法。 解决方案： 将仅仿真代码移植到NI LabVIEW软件，
图1: 抑制前后检测仪上显示的符号、BER、SNR、电流估计值、传输状态信息概览。
“LabVIEW系统设计软件在并行编程上确实很出色，是我研究过程中开发信号处理和通信算法的好帮手。我用过C++、
Java和其他语言进行编程，但我还没发现有其他方法比LabVIEW更直接、更直观地反映这种并行机制。”
- Jan Dohl, Ph.D candidate at the Vodafone Chair, TU Dresden
挑战：挑战：
设计更佳的数字信号处理方法，校正非线性射频损伤；使用真实无线信号验证该方法。
解决方案：解决方案：
将仅仿真代码移植到NI LabVIEW软件，采用实时数字信号处理（DSP）技术并借助两个NI USRP?（通用软件无线电外
设）软件定义无线电设备专门解决非线性放大器损伤问题，并使用真实信号验证算法。
有扰射频概念有扰射频概念
作为德累斯顿工业大学沃达丰移动通信系统集团的研发人员，我主要负责设计方法来提高低价位移动前端的模拟射频性
能。我的研究主题是通过DSP技术来抑制硬件损伤，这一概念也就是有扰射频。我可以使用昂贵的实验室硬件来消除非线
性、同相/正交失衡、相位噪声和载波频率偏移等负面损坏影响，但是成本较低的DSP方法却可以明显提高常见通信系统的质
量。
许多通信系统采用由混频器、功率放大器、低噪声放大器组成的低成本射频前端，得到的性能和特性并不是很理想。消费
电子产品行业是一个通过低成本来刺激消费的行业，理想的射频前端对于该行业来说价格过于昂贵且不实用。低价位的消费设
备射频元器件已得到广泛应用，但却存在明显的射频损伤问题，射频损伤会阻碍通信链路、减小网络容量。因此，消费设备开
发人员在设计射频前端时，只能在成本和性能上做出取舍。
由于移动电话和无线应用的快速普及，研究和开发更有效、更精确的DSP硬件损伤校正对于工程师来说意义重大。此
外，由于模拟前端通常是设计无线电元器件中难度最大且成本最高的一个环节；采用数学算法来消除损伤可降低无线设备的成
本，提高数据速率和无线链路的可靠性。
算法开发算法开发
这个有扰射频项目是在可对特定非线性放大器损伤影响进行盲目特征记述的现有数学模型的基础上展开的。然后通过编写
算法来自定义模型，提高降级信号的校正性能，并通过重复的软件仿真来进行算法迭代。借助前馈校正，我开发出了一种使用
仅仿真软件的概念验证方法。前馈校正是通过校正数学算法以数字形式补偿损伤的无线信号的一种方法 .这样，我通过仿真得
到了全面的数据后，就可以将估计值与我们开发的方法得出的值进行比较。
实际验证实际验证
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