5ghz多天线信号调制与发射机设计(附件)【字数：6098】
摘 要目前通信领域所应用的多天线技术是基于传统的虚拟MIMO技术进行的升级。通讯信号发射和接收都以来与天线的数量，多天线的应用不仅可以增强信息发射范围和信号接受强度，同时还能有效降低其他同类型波长信号的干扰。本文基于不同类型的信号调制方式，分析设计了5GHz多天线发射机，并通过仿真软件简单的对设计结果进行分析，希望通过本文的设计提升个人对专业知识水平的应用，同时也希望多天线信号技术能够在更多的领域得到应用。
目录
引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 研究意义 1
一、 多天线基础原理 1
（一） 单天线系统模型及信道容量 1
（二） 多天线系统模型机信道铜梁 1
（三） 信号调制方式 2
二、 多天线信号发射机设计 5
（一） 发射机简介 5
（二） 5GHz多天线发射机的电路设计 5
三、 5GHz多天线调制对发射机影的响仿真分析 9
（一） 天线数量对多天线调制的影响 9
（二） 调制方式对多天线调制的影响 11
（三） 不同收发系统的信道容量仿真分析 13
四、 结论 16
致 谢 17
参考文献 18
引言
研究背景
随着当前互联网技术的不断升级，全球性的通信技术也从原来的2G网络发展到目前的5G通信，在通信技术的发展过程中，多天线信号技术起着重要的推进作用。而当前为了更好的促进通信技术的快速发展，全国各个国家也在建设通信基站，为创建智慧城市提供坚实的基础保障。5GHz多天线信号所应用的MIMO无线通信系统在当前的通信领域已经得到了广泛应用，对于今后多天线设备及发射机的应用领域也会越来越广泛，因此，本文针对5GHz多天线信号和发射机进行论述，以期待今后的通信技术能够越来越强大。
研究意义
通过对5GHz多天线信号调制与发射机设计，可以在一定程度上完善发射机的相关研究资料，对于今后其他学者对发射机的研究有一定的理论借鉴意义。而对于多天线信号调制与发射机的应用来说，本文的研究具备了一定的社会实践意义。
多天线基础原理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
单天线系统模型及信道容量
如图11所示
图11 单天线系统模型
通过简单的平面绘图，传统的单天线通信系统在信号接收和信号发射上，主要是在接收器或发射器设备端口串联上一根天线，然后通过对设备控制，改变信号发射和接收的范围。单天线的通信系统信道容量计算方法如式1：
（式1）
式中B——信道的带宽，S——信号的平均功率，N0——噪声平均功率，——信噪比。
多天线系统模型机信道通量
通过建立简单的二维多天线系统模型，可以通过模型来分析信号发射过程中多天线的发射与接收规律。假设信号发射过程中，有2根天线（1根发射天线，一根接收天线），那么在信号发射端的天线和信号接收端的正反信号接收和发射回路构成的通道即为信道，多天线系统构成的信号通道即信号系统。如图12所示。
图12 多天线系统模型
该系统传输信道响应矩阵为：
（式2）
使用i来表示发送的天线数量，表示对应天线发射的信号，j表示接收信号的天线数量，表示对应的数量接收天线的信道相应，那么，在进行不同数量的接收天线信号计算时，可应用式3进行计数：
（式3）
在式中，代表信道响应值，代表通道产生的噪声频率，其均值皆为0，方差可用代表。
在多天线信号的收发系统中，存在数据流A，A的数值是小于或等于收发天线的数值，根据相关定理计算多天线的信道容量可以表示为式4：
（式4）
其中
信号调制方式
目前在通信系统应用上，常用的信号调制方式主要有四种，分别是二进制相移健控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、6移相键控和正交幅度调制（8PSK/16QAM）。每一种调制方式，都可以在不同数量的天线中进行应用，具体的各类调制方式工作原理如下所示：
二进制相移键控调制的原理图如图13所示：
图13 （a）BPSK调制原理图
图13 （b）BPSK调制原理图
二进制相移键控调制方式主要是通过天线接收和传输数据系带之间的平衡关系，利用基带电平，对载波相位的数值进行不断的转换。二进制相移键控调制方式字应用过程中的抗干扰性能好，同时也可以在多径衰落状态下进行很好的调制。
二进制相移键控的初始相位一般是以0和为基础，二级制的基数为0和1，然后在通过信号时域计算公式进行具体的时域计算，具体计算公式如式5：
: （式5）
其中，是振幅；是载波频率，为常数；是相位，受信号控制而改变，一般定义为：
（式6）
因此，式（式5）可以改写为：
（式7）
其中
正交相移调制的星座图如图24所示：
图 14 QPSK调制星座图
QPSK可以看做两个正交的BPSK的合成，因此QPSK的调制与BPSK类似。它比BPSK的频带利用率还要高，而且抗干扰能力很强，当采用相干解调时，QPSK的误码率和BPSK的相当。
8相移键控调制方式是在每个相位包含了3位二进制信息，这使得该调制方式的编码效率比QPSK高了近一半，但是抗干扰性太低。
8PSK调制方式的星座图如图25所示：
图 25 8PSK调制星座图
正交幅度调制原理如图26所示：
图26 QAM调制原理图
QAM是一种矢量调制方式，通过调制，输入比特被映射到另一个复平面，然后再采用分量幅度调制，16QAM是有16种不同符号的QAM调制的结合体。他的表达式为：
（式8）
目录
引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 研究意义 1
一、 多天线基础原理 1
（一） 单天线系统模型及信道容量 1
（二） 多天线系统模型机信道铜梁 1
（三） 信号调制方式 2
二、 多天线信号发射机设计 5
（一） 发射机简介 5
（二） 5GHz多天线发射机的电路设计 5
三、 5GHz多天线调制对发射机影的响仿真分析 9
（一） 天线数量对多天线调制的影响 9
（二） 调制方式对多天线调制的影响 11
（三） 不同收发系统的信道容量仿真分析 13
四、 结论 16
致 谢 17
参考文献 18
引言
研究背景
随着当前互联网技术的不断升级，全球性的通信技术也从原来的2G网络发展到目前的5G通信，在通信技术的发展过程中，多天线信号技术起着重要的推进作用。而当前为了更好的促进通信技术的快速发展，全国各个国家也在建设通信基站，为创建智慧城市提供坚实的基础保障。5GHz多天线信号所应用的MIMO无线通信系统在当前的通信领域已经得到了广泛应用，对于今后多天线设备及发射机的应用领域也会越来越广泛，因此，本文针对5GHz多天线信号和发射机进行论述，以期待今后的通信技术能够越来越强大。
研究意义
通过对5GHz多天线信号调制与发射机设计，可以在一定程度上完善发射机的相关研究资料，对于今后其他学者对发射机的研究有一定的理论借鉴意义。而对于多天线信号调制与发射机的应用来说，本文的研究具备了一定的社会实践意义。
多天线基础原理 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
单天线系统模型及信道容量
如图11所示
图11 单天线系统模型
通过简单的平面绘图，传统的单天线通信系统在信号接收和信号发射上，主要是在接收器或发射器设备端口串联上一根天线，然后通过对设备控制，改变信号发射和接收的范围。单天线的通信系统信道容量计算方法如式1：
（式1）
式中B——信道的带宽，S——信号的平均功率，N0——噪声平均功率，——信噪比。
多天线系统模型机信道通量
通过建立简单的二维多天线系统模型，可以通过模型来分析信号发射过程中多天线的发射与接收规律。假设信号发射过程中，有2根天线（1根发射天线，一根接收天线），那么在信号发射端的天线和信号接收端的正反信号接收和发射回路构成的通道即为信道，多天线系统构成的信号通道即信号系统。如图12所示。
图12 多天线系统模型
该系统传输信道响应矩阵为：
（式2）
使用i来表示发送的天线数量，表示对应天线发射的信号，j表示接收信号的天线数量，表示对应的数量接收天线的信道相应，那么，在进行不同数量的接收天线信号计算时，可应用式3进行计数：
（式3）
在式中，代表信道响应值，代表通道产生的噪声频率，其均值皆为0，方差可用代表。
在多天线信号的收发系统中，存在数据流A，A的数值是小于或等于收发天线的数值，根据相关定理计算多天线的信道容量可以表示为式4：
（式4）
其中
信号调制方式
目前在通信系统应用上，常用的信号调制方式主要有四种，分别是二进制相移健控（BPSK）、正交相移键控（QPSK）、6移相键控和正交幅度调制（8PSK/16QAM）。每一种调制方式，都可以在不同数量的天线中进行应用，具体的各类调制方式工作原理如下所示：
二进制相移键控调制的原理图如图13所示：
图13 （a）BPSK调制原理图
图13 （b）BPSK调制原理图
二进制相移键控调制方式主要是通过天线接收和传输数据系带之间的平衡关系，利用基带电平，对载波相位的数值进行不断的转换。二进制相移键控调制方式字应用过程中的抗干扰性能好，同时也可以在多径衰落状态下进行很好的调制。
二进制相移键控的初始相位一般是以0和为基础，二级制的基数为0和1，然后在通过信号时域计算公式进行具体的时域计算，具体计算公式如式5：
: （式5）
其中，是振幅；是载波频率，为常数；是相位，受信号控制而改变，一般定义为：
（式6）
因此，式（式5）可以改写为：
（式7）
其中
正交相移调制的星座图如图24所示：
图 14 QPSK调制星座图
QPSK可以看做两个正交的BPSK的合成，因此QPSK的调制与BPSK类似。它比BPSK的频带利用率还要高，而且抗干扰能力很强，当采用相干解调时，QPSK的误码率和BPSK的相当。
8相移键控调制方式是在每个相位包含了3位二进制信息，这使得该调制方式的编码效率比QPSK高了近一半，但是抗干扰性太低。
8PSK调制方式的星座图如图25所示：
图 25 8PSK调制星座图
正交幅度调制原理如图26所示：
图26 QAM调制原理图
QAM是一种矢量调制方式，通过调制，输入比特被映射到另一个复平面，然后再采用分量幅度调制，16QAM是有16种不同符号的QAM调制的结合体。他的表达式为：
（式8）
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