5G终端模拟器小区搜索的研究与实现
发布时间：2021-10-28 17:33
第五代移动网络（5th Generation Mobile Networks,5G）作为新一代移动通信系统,在广覆盖、低时延和大连接的场景下运用广泛,针对5G系统的测试方案逐渐增多。5G即将进入全面商用的时代,需提供专业的测试仪器设备。目前市场上众多先进的通信测试设备被国际市场占据,国内的测试设备功能单一,与高端测试设备存在一定差距,且基带系统的研发存在技术难点,因此研究一款5G终端模拟设备显得尤为重要。本文依托于重庆市重大专项“5G终端模拟器的开发与应用”,重点研究5G小区搜索的同步方案和检测算法,设计出符合课题需求的搜索方案,对其进行硬件现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）设计与实现,并完成仿真测试和性能分析。针对5G系统,本文提出一种新的小区搜索同步方案,并对同步方案中的检测算法进行研究。在不同信噪比和频偏条件下,对比分析三种典型的主同步信号同步算法的检测性能;在辅同步信号频域检测算法的基础上,提出一种低复杂度的极性判断算法;基于课题需求和系统性能,选取合适的同步算法应用于提出的同步方案中,并对同步方案进行仿真分析,仿真结果表明...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G无统帧结构
重庆邮电大学硕士学位论文第2章5G系统研究及终端模拟器架构分析9块在时域由连续的4个OFDM构成，第1个符号为PSS，第2和第4个符号为PBCH，第3个符号为SSS。在一个SSB发送周期内主辅同步信号完全一致，只有PBCH包含的数据信息不同。SSB时域资源位置在不同子载波情况下的信息如表2.2所示。5G系统SSB在频域占用20个资源块(ResourceBlock，RB)，且映射为编号从0到239依次递增的240个子载波。PSS和SSS分别占据符号0和符号2频域编号为从56到182共127个子载波，PBCH则占用符号1和3频域240个子载波，符号2中编号从0到47和192到239两部分共96个子载波也被PBCH占用。符号2中空余17个子载波用作信号的保护带。SSB同步信号的频域资源映射信息如图2.2。图2.2同步信号频域资源映射2.25G终端模拟器架构设计2.2.15G终端模拟器需求分析终端模拟器可模拟基站下多用户通信的真实网络数据，支持5G系统模拟和信息交互。依据市场分析和课题项目指标，终端模拟器应具备完整的数据收发功能；支持3GPPR15相关协议、空中接口测试、增强移动带宽场景的测试；支持多天线技术，单用户多流波束赋形；支持8用户及以上的性能测试；支持3300MHz～3600MHz5G频段，20MHz～100MHz多系统带宽，且100MHz带宽下单用户下行峰值速率高达1.3Gbps[38]；支持小区搜索，物理下行共享信道(PhysicalDownlink
重庆邮电大学硕士学位论文第2章5G系统研究及终端模拟器架构分析10SharedChannel，PDSCH)、物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControlChannel，PDCCH)等多信道接收信息的信道估计与信号检测、解调解扰、译码和测量等功能；支持数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)和FPGA等多种芯片形态；支持解析数据的分析、显示和记录，全面加速基站设备与终端的开发和测试，促进大规模工程的实现与应用。2.2.25G终端模拟器整体架构设计图2.3为5G终端模拟器整体架构设计。终端模拟器架构主要由三部分组成：射频、基带协议处理板和X86架构平台。图2.35G终端模拟器整体架构设计图射频：射频模块实现最大带宽100MHz下4路射频信号的收发。接收通道上输出4路IQ数据给基带协议处理板，发送通道上接收基带协议处理板4路IQ数据并搬移至射频进行发送。基带协议处理板：该模块主要由FPGA和DSP构成。充分利用FPGA并行和流水线的处理优势实现物理层复杂的信道解析算法，DSP具有强大的数据处理能力可实现介质访问控制层、无线电链路控制层和无线资源控制层等上层协议的解析和基带物理层参数的配置。物理层和上层的物理连接采用SRIO接口，对应两片FPGA和一片DSP的两组SRIO连接。FPGA0通过接口SRIO（接口0）实现与DSP的通信，FPGA1通过另一接口SRIO（接口1）实现与DSP的通信，且物理层与高层的通信集中在接口1处。X86平台：该平台采用X86架构，实现用户界面的显示功能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2020年5G终端发展展望 NSA/SA双模终端将成市场主流[J]. 李俭伟. 通信世界. 2019(33)
[2]5G通信测试技术发展分析[J]. 孙昊. 国外电子测量技术. 2019(07)
[3]中国5G发展最新进展[J]. 刘光毅,陈卓. 现代电视技术. 2018(11)
[4]5G移动通信系统的接入网络架构[J]. 项弘禹,张欣然,朴竹颖,彭木根. 电信科学. 2018(08)
[5]5G移动通信技术标准综述[J]. 杜滢,朱浩,杨红梅,王志勤,徐杨. 电信科学. 2018(08)
[6]5G终端业务的发展趋势及技术特点[J]. 张臻. 电信快报. 2016(11)
[7]5G若干关键技术评述[J]. 张平,陶运铮,张治. 通信学报. 2016(07)
[8]Review of the Development of China’s Mobile Broadband Networks[J]. ZHANG Weiwei,WANG Yanlong. 中国通信. 2015(06)
[9]5G终端业务发展趋势及技术挑战[J]. 周代卫,王正也,周宇,孙向前. 电信网技术. 2015(03)
[10]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
硕士论文
[1]5G终端射频测试例与测试环境的设计和实现[D]. 何宇轩.北京邮电大学 2019
[2]5G新空口下行同步和广播信道的仿真与FPGA实现[D]. 张越良.北京邮电大学 2019
[3]5G下行信号的同步与检测技术研究[D]. 郭秋阳.电子科技大学 2019
[4]5G中上下行同步技术的研究与仿真[D]. 林丹丹.西安电子科技大学 2018
[5]TD-LTE小区搜索和下行同步技术的研究及实现[D]. 白兴金.电子科技大学 2017
[6]TD-LTE小区搜索的设计与实现[D]. 刘轩.重庆邮电大学 2017
[7]TD-LTE小区搜索与时频同步技术研究与实现[D]. 达曼青.北京邮电大学 2016
本文编号：3463097
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G无统帧结构
重庆邮电大学硕士学位论文第2章5G系统研究及终端模拟器架构分析9块在时域由连续的4个OFDM构成，第1个符号为PSS，第2和第4个符号为PBCH，第3个符号为SSS。在一个SSB发送周期内主辅同步信号完全一致，只有PBCH包含的数据信息不同。SSB时域资源位置在不同子载波情况下的信息如表2.2所示。5G系统SSB在频域占用20个资源块(ResourceBlock，RB)，且映射为编号从0到239依次递增的240个子载波。PSS和SSS分别占据符号0和符号2频域编号为从56到182共127个子载波，PBCH则占用符号1和3频域240个子载波，符号2中编号从0到47和192到239两部分共96个子载波也被PBCH占用。符号2中空余17个子载波用作信号的保护带。SSB同步信号的频域资源映射信息如图2.2。图2.2同步信号频域资源映射2.25G终端模拟器架构设计2.2.15G终端模拟器需求分析终端模拟器可模拟基站下多用户通信的真实网络数据，支持5G系统模拟和信息交互。依据市场分析和课题项目指标，终端模拟器应具备完整的数据收发功能；支持3GPPR15相关协议、空中接口测试、增强移动带宽场景的测试；支持多天线技术，单用户多流波束赋形；支持8用户及以上的性能测试；支持3300MHz～3600MHz5G频段，20MHz～100MHz多系统带宽，且100MHz带宽下单用户下行峰值速率高达1.3Gbps[38]；支持小区搜索，物理下行共享信道(PhysicalDownlink
重庆邮电大学硕士学位论文第2章5G系统研究及终端模拟器架构分析10SharedChannel，PDSCH)、物理下行控制信道(PhysicalDownlinkControlChannel，PDCCH)等多信道接收信息的信道估计与信号检测、解调解扰、译码和测量等功能；支持数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)和FPGA等多种芯片形态；支持解析数据的分析、显示和记录，全面加速基站设备与终端的开发和测试，促进大规模工程的实现与应用。2.2.25G终端模拟器整体架构设计图2.3为5G终端模拟器整体架构设计。终端模拟器架构主要由三部分组成：射频、基带协议处理板和X86架构平台。图2.35G终端模拟器整体架构设计图射频：射频模块实现最大带宽100MHz下4路射频信号的收发。接收通道上输出4路IQ数据给基带协议处理板，发送通道上接收基带协议处理板4路IQ数据并搬移至射频进行发送。基带协议处理板：该模块主要由FPGA和DSP构成。充分利用FPGA并行和流水线的处理优势实现物理层复杂的信道解析算法，DSP具有强大的数据处理能力可实现介质访问控制层、无线电链路控制层和无线资源控制层等上层协议的解析和基带物理层参数的配置。物理层和上层的物理连接采用SRIO接口，对应两片FPGA和一片DSP的两组SRIO连接。FPGA0通过接口SRIO（接口0）实现与DSP的通信，FPGA1通过另一接口SRIO（接口1）实现与DSP的通信，且物理层与高层的通信集中在接口1处。X86平台：该平台采用X86架构，实现用户界面的显示功能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2020年5G终端发展展望 NSA/SA双模终端将成市场主流[J]. 李俭伟. 通信世界. 2019(33)
[2]5G通信测试技术发展分析[J]. 孙昊. 国外电子测量技术. 2019(07)
[3]中国5G发展最新进展[J]. 刘光毅,陈卓. 现代电视技术. 2018(11)
[4]5G移动通信系统的接入网络架构[J]. 项弘禹,张欣然,朴竹颖,彭木根. 电信科学. 2018(08)
[5]5G移动通信技术标准综述[J]. 杜滢,朱浩,杨红梅,王志勤,徐杨. 电信科学. 2018(08)
[6]5G终端业务的发展趋势及技术特点[J]. 张臻. 电信快报. 2016(11)
[7]5G若干关键技术评述[J]. 张平,陶运铮,张治. 通信学报. 2016(07)
[8]Review of the Development of China’s Mobile Broadband Networks[J]. ZHANG Weiwei,WANG Yanlong. 中国通信. 2015(06)
[9]5G终端业务发展趋势及技术挑战[J]. 周代卫,王正也,周宇,孙向前. 电信网技术. 2015(03)
[10]5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨. 中国科学:信息科学. 2014(05)
硕士论文
[1]5G终端射频测试例与测试环境的设计和实现[D]. 何宇轩.北京邮电大学 2019
[2]5G新空口下行同步和广播信道的仿真与FPGA实现[D]. 张越良.北京邮电大学 2019
[3]5G下行信号的同步与检测技术研究[D]. 郭秋阳.电子科技大学 2019
[4]5G中上下行同步技术的研究与仿真[D]. 林丹丹.西安电子科技大学 2018
[5]TD-LTE小区搜索和下行同步技术的研究及实现[D]. 白兴金.电子科技大学 2017
[6]TD-LTE小区搜索的设计与实现[D]. 刘轩.重庆邮电大学 2017
[7]TD-LTE小区搜索与时频同步技术研究与实现[D]. 达曼青.北京邮电大学 2016
本文编号：3463097
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