圖3. 最上方的大圖表明2x2系統(tǒng)中的4QAM成功重構(gòu)，圖中顯示的是兩根接收天線的I/Q元件接收的時(shí)域信號(hào)樣本（總共4個(gè)信號(hào)）。左下方的兩個(gè)星座圖顯示的是兩個(gè)Rx NI USRP收發(fā)器接收到的信號(hào)。右下星座圖顯示的是重構(gòu)后的星座圖。
使用LabVIEW搭建2x2 MIMO系統(tǒng)

圖4顯示的是此范例的實(shí)現(xiàn)框圖（LabVIEW圖形化程序）。以下部分描述的是該系統(tǒng)的一些主要應(yīng)用領(lǐng)域。

圖4. 2x2QAMAlamouti.vi LabVIEW框圖由三部分組成。左上部分的代碼用于合成傳輸信號(hào)。中間靠下部分的代碼用于啟動(dòng)NI USRP硬件的Tx/Rx操作。右上部分的代碼用于處理接收的信號(hào)并顯示接收的波形。

傳輸信號(hào)準(zhǔn)備

傳輸信號(hào)準(zhǔn)備的第一步是從LabVIEW調(diào)制工具包中調(diào)用子VI（子路徑）。調(diào)用MT Generate Bits將會(huì)生成用作信息位的PN序列。這些信息位通過(guò)調(diào)用MT Map Bits to Symbols映射為符號(hào)。

然后根據(jù)Alamouti編碼方案對(duì)上一步生成的符號(hào)（圖 5）進(jìn)行編碼。結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)包含兩個(gè)數(shù)據(jù)流的二維符號(hào)陣列，每個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)射機(jī)。

圖5. subApplyAlamoutiCode.vi的框圖，該子VI簡(jiǎn)單明了，采用了Alamouti編碼，通過(guò)幾次陣列處理生成所需的二維符號(hào)陣列。

符號(hào)編碼后，該應(yīng)用將訓(xùn)練符號(hào)序列置于每個(gè)數(shù)據(jù)流之前。接收機(jī)通過(guò)訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)同步和通道估計(jì)。

訓(xùn)練序列加法運(yùn)算將同一的序列置于每個(gè)數(shù)據(jù)流之前，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，使得序列先由其中一個(gè)Tx NI USRP收發(fā)器傳輸，然后再由另一個(gè)收發(fā)器傳輸——例如，兩個(gè)Tx NI USRP收發(fā)器中的其中一個(gè)收發(fā)器傳輸序列時(shí)，另一個(gè)收發(fā)器為靜止?fàn)顟B(tài)。而另一個(gè)收發(fā)器傳輸相同的序列時(shí)，前一個(gè)收發(fā)器就處于靜止?fàn)顟B(tài)。

發(fā)射/接收信號(hào)之前信號(hào)合成的最后一步是以Tx過(guò)采樣控件中指定的速率對(duì)即將傳輸?shù)姆?hào)空間樣本進(jìn)行上采樣，然后通過(guò)脈沖整形濾波器對(duì)上采樣信號(hào)進(jìn)行濾波。
信號(hào)恢復(fù)

在接收端，USRP Fetch Rx Data VI恢復(fù)為接收信號(hào)的二維陣列，每一行代表從每根天線接收的信號(hào)樣本的數(shù)據(jù)流。

在信號(hào)恢復(fù)的第一步，用戶需要從接收端的數(shù)據(jù)幀中提取接收的數(shù)據(jù)包。采用能量檢測(cè)算法來(lái)確定數(shù)據(jù)包的起始點(diǎn)，并丟棄數(shù)據(jù)幀中剩下的非數(shù)據(jù)包部分。

然后，使用匹配濾波器對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波，并對(duì)接收的二維陣列的兩行數(shù)據(jù)之間的能量進(jìn)行比較，確定較強(qiáng)的信號(hào)。最后，對(duì)信號(hào)較強(qiáng)的那一行進(jìn)行符號(hào)同步，并在兩行數(shù)據(jù)上加上所計(jì)算的偏移量。

圖6. 圖中顯示的是接收到的四個(gè)波形—來(lái)自兩根Rx天線的I和Q波形。 接收的數(shù)據(jù)包的起始部分可進(jìn)行放大，方便用戶觀察從每個(gè)Tx天線接收的訓(xùn)練序列。

幀同步較為復(fù)雜，且取決于發(fā)送端的兩個(gè)訓(xùn)練序列結(jié)構(gòu)。在此情況下，兩個(gè)發(fā)射機(jī)使用的是相同的訓(xùn)練序列，但序列之間存在偏移，因此當(dāng)序列重疊時(shí)，看起來(lái)就像是一串兩倍長(zhǎng)的連續(xù)訓(xùn)練序列。該應(yīng)用通過(guò)搜索接收信號(hào)中兩個(gè)包含T個(gè)符號(hào)的連續(xù)符號(hào)集（每個(gè)訓(xùn)練序列的長(zhǎng)度為T）之間關(guān)聯(lián)性最高的部分來(lái)實(shí)現(xiàn)幀同步。在接收到的二維陣列的兩行數(shù)據(jù)上加上所計(jì)算的幀補(bǔ)償量。

針對(duì)信道估計(jì)，有四個(gè)不同的信道可供選擇。二維陣列的每一行包含兩個(gè)訓(xùn)練序列（每個(gè)序列對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)射機(jī)）。因此，通過(guò)對(duì)每行的每個(gè)訓(xùn)練序列進(jìn)行信號(hào)估計(jì)，就可估計(jì)四個(gè)信道的參數(shù)。

這些參數(shù)估計(jì)對(duì)于下一步非常重要，因?yàn)樵谙乱徊街杏脩魧?huì)對(duì)Alamouti編碼方案進(jìn)行解碼，執(zhí)行MRC，從而將二維符號(hào)陣列轉(zhuǎn)化為正確的一維符號(hào)陣列。用戶可分開(kāi)執(zhí)行最后兩步，或者在此應(yīng)用中使用單矩陣乘法。單矩陣乘法方法比大型MIMO系統(tǒng)更容易普及。關(guān)于如何執(zhí)行最后的解碼步驟，請(qǐng)查看在線參考資源。
結(jié)果