LTE系统小区搜索算法研究与实现

发布时间：2017-10-15 12:12

  本文关键词：LTE系统小区搜索算法研究与实现

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【摘要】：LTE(Long Term Evolution)及其进一步演进技术是目前主流的4G和5G移动通信系统的标准技术,它凭借在峰值传输速率和频谱利用率的优势得到了广泛的研究和商业应用。LTE系统中,移动设备在进行通话或者数据传输之前首先要执行小区搜索来建立时间同步和频率同步,并获知自己所在小区的小区号。本文重点研究LTE系统中的小区搜索算法及其硬件实现。LTE系统中的小区搜索需要三个过程来完成,即通过PSS(Primary Synchronization Signal,主同步信号)检测来获取半帧定时位置和扇区号;通过CP(Cyclic Prefix,循环前缀)类型检测获知循环前缀长度;通过SSS(Secondary Synchronization Signal,辅同步信号)信号检测获知小区组号,再由已经获知的扇区号确定小区号。频偏估计和校正在这三个过程中完成。针对PSS检测,本文将现有的半帧定时位置检测算法分为互相关类型和结构类型两类进行分析研究;对PSS检测中的时域扇区号检测算法和频域扇区号检测算法进行对比分析。针对CP类型检测,详细研究了对比法和门限法这两种现有的算法。在研究PSS检测和CP类型检测算法的基础上,提出了一种改进算法,该算法可以同时检测半帧定时位置和CP类型,从而省去了独立的CP类型检测模块,减少了小区搜索的时间,扇区号利用频域扇区号检测算法获得,节省了存储空间,并且可以在检测得到扇区号的同时获得整偏估计值。针对SSS检测,对几种现有算法进行分析评估,并结合仿真验证了直接互相关SSS检测算法在低频偏信道环境下的性能优势。综合直接互相关SSS检测算法和改进的PSS检测和CP类型检测算法,本文设计一种新的小区搜索方案,该方案采用改进的PSS检测和CP类型检测算法获得半帧定时位置、循环前缀长度、扇区号和频偏信息,对SSS时域信号进行频偏校正,从而充分发挥直接互相关SSS检测算法的性能优势,由此获得更好的检测性能。另外,本文对设计的小区搜索方案进行了硬件实现,并在半帧定时位置检测模块提出了一种基于动态门限的实时检测机制。软硬件仿真结果表明:本文改进的PSS检测和CP类型检测算法在半帧定时位置检测方面具有较强的抗频偏性能,CP类型检测性能稳定良好;新的小区搜索方案在高斯信道环境和ETU(Extend Typical Urban,扩展的典型市区)信道环境下具有优良的检测度。
【关键词】：LTE 小区搜索 OFDM PSS SSS CP
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 LTE发展背景16-18
• 1.1.1 移动通信发展历程16-17
• 1.1.2 LTE系统性能指标17-18
• 1.2 小区搜索研究意义18
• 1.3 国内外研究现状18-20
• 1.4 论文创新点及篇章结构20-22
• 第二章 LTE下行链路的关键技术22-32
• 2.1 OFDM技术22-24
• 2.1.1 OFDM技术原理22-23
• 2.1.2 OFDM技术的应用23-24
• 2.2 OFDM系统同步对解调性能的影响24-28
• 2.2.1 符号定时误差对解调性能的影响24-26
• 2.2.2 频率偏移对解调性能的影响26-28
• 2.3 LTE-A下行链路的关键技术28-32
• 第三章 LTE系统中小区搜索技术32-58
• 3.1 LTE下行数据帧32-37
• 3.1.1 LTE下行帧格式32-33
• 3.1.2 LTE下行链路参数33-34
• 3.1.3 下行同步信号34-37
• 3.2 现有的PSS检测和CP类型检测算法37-43
• 3.2.1 半帧定时位置检测37-40
• 3.2.2 扇区号检测40-41
• 3.2.3 CP类型检测41-43
• 3.3 改进的PSS检测和CP类型检测算法43-50
• 3.3.1 算法描述43-44
• 3.3.2 仿真结果与分析44-50
• 3.4 SSS检测50-55
• 3.4.1 算法描述50-54
• 3.4.2 仿真结果与分析54-55
• 3.5 新的小区搜索方案55-57
• 3.5.1 方案描述56
• 3.5.2 性能分析56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 LTE小区搜索方案的FPGA实现58-78
• 4.1 开发环境简介58-61
• 4.1.1 Xilinx ISE简介58
• 4.1.2 FPGA的构成及其开发流程58-60
• 4.1.3 通信系统的FPGA开发流程60-61
• 4.2 小区搜索方案的硬件设计61-64
• 4.3 半帧定时和CP类型检测64-68
• 4.3.1 定时偏移估计函数64-65
• 4.3.2 定时位置检测机制65-68
• 4.4 小数倍频偏估计和频偏校正68-71
• 4.4.1 小数倍频偏估计68-69
• 4.4.2 频偏校正69-71
• 4.5 扇区号检测与SSS检测71-73
• 4.5.1 扇区号检测模块71-72
• 4.5.2 SSS检测模块72-73
• 4.6 仿真结果与分析73-78
• 4.6.1 时序验证73-76
• 4.6.2 资源情况分析76
• 4.6.3 仿真结果与分析76-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 工作总结78-79
• 5.2 论文工作与展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 作者简介86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 林墨耘;郑昊;吴传伟;;OFDM同步算法研究及实现[J];信息安全与通信保密;2014年03期

2 张德民;朱翔;李小文;;LTE系统中小区搜索定时同步的FPGA设计[J];电子技术应用;2013年09期

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4 刘彬杰;吴廷婷;;基于Xilinx FPGA IP核的FFT算法的设计与实现[J];内江科技;2011年04期

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本文编号：1037046