概覽

本文檔描述了如何使用NI LabVIEW軟件和NI USRP™(通用軟件無線電外設(shè))硬件來搭建2x2多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。在對MIMO進(jìn)行簡短的介紹后，本文將基于LabVIEW深入探討采用Alamouti空時分組編碼和最大比合并(maximal ratio combining, MRC)的2x2系統(tǒng)的軟件和硬件。
目錄

什么是MIMO？
開發(fā)2x2 MIMO系統(tǒng)
2x2 MIMO系統(tǒng)： 硬件配置
2x2 MIMO系統(tǒng)： 軟件配置
范例操作
使用LabVIEW搭建2x2 MIMO系統(tǒng)
傳輸信號準(zhǔn)備
信號恢復(fù)
結(jié)果
其他資源

什么是MIMO？

MIMO可在不增加功耗的情況下提高無線系統(tǒng)的性能。它是建立在以下理論的基礎(chǔ)上：使用多個天線時，傳輸?shù)男盘枏陌l(fā)射機(jī)天線沿著不同的無線信道傳輸至接收天線，通過信道分集來獲得容量增益。

欲了解更多關(guān)于MIMO的內(nèi)容，請?jiān)L問
開發(fā)2x2 MIMO系統(tǒng)

本文介紹的MIMO系統(tǒng)在發(fā)送端采用Alamouti空時分組編碼，在接收端采用最大比合并(MRC)。這兩種技術(shù)的結(jié)合使得2x2 MIMO系統(tǒng)能夠完全分集。

發(fā)射機(jī)根據(jù)Alamouti方案對符號進(jìn)行如下編碼：前兩個符號（s1和s2）轉(zhuǎn)化為一個2x2矩陣，

行代表不同的發(fā)射天線，列代表連續(xù)時隙。 連續(xù)傳送的每對符號重復(fù)此過程。

查看接收端解碼方案的詳細(xì)說明
2x2 MIMO系統(tǒng)： 硬件配置

2x2系統(tǒng)需要配置四個NI USRP收發(fā)器，因?yàn)閱蝹€收發(fā)器無法同步執(zhí)行兩次發(fā)送或接收。推薦采用以下配置：

配有免費(fèi)兆位以太網(wǎng)端口的計(jì)算機(jī)。
連接至計(jì)算機(jī)的兆位以太網(wǎng)開關(guān)。
第一個收發(fā)器通過以太網(wǎng)直接連接至開關(guān)，第二個收發(fā)器通過MIMO電纜連接至第一個收發(fā)器。這兩個收發(fā)器用作發(fā)射機(jī)。
第三個收發(fā)器通過以太網(wǎng)直接連接至開關(guān)，第四個收發(fā)器通過MIMO電纜連接至第三個收發(fā)器。這兩個收發(fā)器用作接收機(jī)。

圖1. 2x2 MIMO硬件安裝圖

圖1顯示的配置可用于同步兩個發(fā)射機(jī)之間的參考時鐘源和兩個接收機(jī)之間的參考時鐘源。每個收發(fā)器的一根天線連接至其中一個端口（NI推薦較為方便的RX1/TX1）。為了使MIMO系統(tǒng)的每個信道完全分集，兩個發(fā)射機(jī)的間距應(yīng)大于所使用的載頻波長的一半（接收機(jī)端也是如此）。
2x2 MIMO系統(tǒng)： 軟件配置

以下2x2 MIMO范例為LabVIEW應(yīng)用，需要配置以下軟件組件：

NI LabVIEW 2011版（或更高版本）系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件—完整版、專業(yè)版或?qū)W生版
NI-USRP 版本 1.1
NI LabVIEW調(diào)制工具包版本4.3.1
2x2 MIMO VI范例

范例操作

將附件中的壓縮文件解壓到新文件夾并在LabVIEW中打開名為2x2QAMAlamouti.vi 的文件。

圖2. 2x2QAMAlamouti.vi范例中前面板的系統(tǒng)參數(shù)選項(xiàng)卡

在范例的前面板（圖2）上，單擊系統(tǒng)參數(shù)選項(xiàng)卡。Tx設(shè)置和Rx設(shè)置集群分別包含Tx對和Rx對的NI USRP收發(fā)器參數(shù)。按照以下指示在這些集群和鏈路參數(shù)集群中設(shè)置控件：

USRP IP地址：輸入每個Tx對和Rx對與兩個NI USRP收發(fā)器相對應(yīng)的IP地址。使用分號隔開每個地址，例如： “192.168.10.6; 192.168.10.5.”

I/Q采樣率[S/sec]，符號率、Tx過采樣因子和Rx 過采樣因子：在I/Q采樣率中輸入Tx對和Rx對的基帶I/Q信號采樣率，以采樣點(diǎn)/每秒計(jì)。輸入符號率、Tx過采樣率因子和 Rx過采樣率因子的值，I/Q采樣率應(yīng)為所需符號率的偶倍數(shù)。輸入與該偶倍數(shù)對應(yīng)的過采樣因子偶數(shù)值。換而言之，I/Q采樣率、符號率和過采樣因子參數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)為如下所示：

I/Q采樣率= 符號率* 過采樣因子

載波頻率[Hz]: 輸入Tx對和Rx對的正常載波頻率，單位為Hz。用戶需要選擇一個符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)定的頻率。

開始觸發(fā)時間集群—整數(shù)秒，小數(shù)秒：選擇開始觸發(fā)時間的整數(shù)秒和小數(shù)秒，確保接收機(jī)開始接收的時間剛好在發(fā)射機(jī)開始傳送之前。

每個設(shè)備陣列：每個設(shè)備陣列是指包含兩個元素的集群陣列。每個陣列的元素對應(yīng)Tx對或Rx對的各個NI USRP收發(fā)器。元素0對應(yīng)USRP IP地址中的第一個NI USRP收發(fā)器，元素1對應(yīng)USRP IP地址的第二個NI USRP收發(fā)器。用戶需要配置Tx對和Rx對的NI USRP收發(fā)器的值，使每個設(shè)備對的收發(fā)器共享同一參考頻率和時基時鐘源。用戶可設(shè)置每個設(shè)備對的一個NI USRP收發(fā)器（“初級收發(fā)器”），通過MIMO電纜連接將設(shè)置傳輸?shù)搅硪粋€收發(fā)器（“次級收發(fā)器”）。若需設(shè)置此配置，請按照以下說明設(shè)置每個設(shè)備陣列的元素：

每個設(shè)備陣列元素0：

參考頻率源：內(nèi)部

時基時鐘源：內(nèi)部

每個設(shè)備陣列元素1：

參考頻率源：MIMO

時基時鐘源：MIMO

參數(shù)正確設(shè)置后，就可運(yùn)行VI。這樣，Tx對發(fā)射的突發(fā)信號將由Rx對接收。出現(xiàn)圖3所示的波形則表明重構(gòu)成功。