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TD-LTE标准下MIMO-OFDM检测算法及其DSP实现技术研究

发布时间:2018-05-12 20:37

  本文选题:TD-LTE + MIMO-OFDM ; 参考:《西南交通大学》2015年硕士论文


【摘要】:无线通信技术的发展日新月异,无线宽带业务的不断增长,无线通信领域的产品的需求也在日益增长。各种无线通信标准层出不穷。陆地上的无线通信系统越来越先进和成熟。另一个方面,通信尤其是宽带无线通信技术面临无线频谱资源和容量的双重压力,特别是在灵活智能利用无线频谱资源方面还基本处于初期阶段。MIMO-OFDM技术成为了LTE物理层的两大核心技术。OFDMA作为多址技术可以有效提高频谱利用率和传输速率,MIMO技术可以增强无线通信系统的抗干扰能力和系统容量。本文重点研究了TD-LTE上行MIMO-OFDM链路级系统中的MIMO信号检测技术。首先阐述了TD-LTE标准下MIMO-OFDM的系统原理,介绍了TD-LTE协议的基带信号处理流程,简单分析了发射分集、空间复用和波束赋形等技术,并搭建了TD-LTE系统的上下行链路级仿真平台。然后论文详细讨论了包括ML、MMSE、ZF、OSIC和球形译码等几种常用的MIMO检测算法。并在LTE链路级仿真平台上通过分析对比误码率性能和复杂度的方式对这几种检测算法进行分析验证。最后本文介绍了FT4000软件无线电平台的软硬件架构以及系统工作机制,并根据前文对各种检测算法的讨论,确定了MMSE检测算法作为接收机的检测算法。文中给出了使用两块DSP实现TD-LTE链路级系统的设计和实现方案,介绍了在多核DSP芯片TMS320C6474的开发方法,以及在实现TD-LTE标准链路级系统时,每个内核的功能模块划分、单核处理流程和多核并行设计的实现方案。最后详细介绍了MMSE检测算法在DSP上的实现方案,重点介绍了复数矩阵乘法、除法和复数矩阵求逆运算的实现和针对DSP的代码优化技术。通过半实物仿真平台验证了整个TD-LTE链路设计的正确性和合理性。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology and the continuous growth of wireless broadband services, the demand of products in wireless communication field is also increasing day by day. Various wireless communication standards emerge in endlessly. Terrestrial wireless communication systems are becoming more and more advanced and mature. On the other hand, communication, especially broadband wireless communication technology, is under the dual pressure of wireless spectrum resources and capacity. Especially in the aspect of flexible and intelligent utilization of wireless spectrum resources, MIMO-OFDM technology has become the two core technologies of LTE physical layer. OFDMA as multiple access technology can effectively improve spectrum efficiency and transmission rate. It can enhance the anti-interference ability and system capacity of wireless communication system. This paper focuses on the MIMO signal detection technology in TD-LTE uplink MIMO-OFDM level system. Firstly, the system principle of MIMO-OFDM under TD-LTE standard is introduced, and the baseband signal processing flow of TD-LTE protocol is introduced. The techniques of transmit diversity, spatial multiplexing and beamforming are briefly analyzed, and the up / down link level simulation platform of TD-LTE system is built. Then, several common MIMO detection algorithms, such as MLT MMSE ZF OSI IC and spherical decoding, are discussed in detail. These detection algorithms are analyzed and verified on the LTE link-level simulation platform by analyzing and comparing the BER performance and complexity. Finally, this paper introduces the software and hardware architecture of the FT4000 software radio platform and the working mechanism of the system. According to the previous discussion of various detection algorithms, the MMSE detection algorithm is determined as the detection algorithm of the receiver. In this paper, the design and implementation scheme of TD-LTE link-level system using two blocks of DSP are presented. The development method of TMS320C6474 in multi-core DSP chip and the partition of functional modules of each kernel in the implementation of TD-LTE standard link-level system are introduced. Single-core processing flow and multi-core concurrent design implementation. Finally, the implementation of MMSE detection algorithm on DSP is introduced in detail, with emphasis on the implementation of complex matrix multiplication, division and inverse operation of complex matrix and code optimization technology for DSP. The correctness and rationality of the whole TD-LTE link design are verified by the hardware-in-the-loop simulation platform.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN929.5

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本文编号:1880073

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