FDD-LTE小区搜索算法研究

发布时间：2019-09-09 19:41

【摘要】：3G技术的出现推动了移动通信的快速发展,在一定程度上改变了人们的生活和工作方式。但随着人们需求的不断提高,3G技术逐渐无法满足人们的需求。于是国际标准化组织3GPP提出了长期演进项目LTE。LTE支持FDD和TDD两种双工方式,引入了OFDM和MIMO技术,旨在降低系统时延、增大覆盖范围和系统容量,提高数据传输速率。LTE小区搜索是移动设备接入到小区的第一个物理层过程,小区搜索的性能直接影响着后续的通信过程,因此,LTE小区搜索成了近年来研究的热点。小区搜索可以分为捕获阶段和跟踪阶段,本文主要研究小区搜索的捕获阶段。LTE小区搜索的主要目的是实现下行的时间和频率同步,其主要步骤是:首先通过检测主同步信号获得5ms定时和小区组内标识,并通过频偏估计和补偿降低频偏对系统性能的影响,然后通过辅同步信号检测获得10ms定时和小区组标识,再结合小区组内标识和小区组标识获得完整的物理层小区标识,最终完成下行的时间和频率同步。本文对小区搜索中的各个重要环节及其相关算法进行了研究,讨论了主同步信号的检测过程,分析了几种常见的主同步信号检测算法,并对其性能进行了比较。分析结果表明,M-part算法在传统互相关算法的基础上采用了分段的思想,这种思想以降低抗噪声性能为代价提高了算法的抗频偏性能,因此,传统互相关算法和M-part算法相比,前者具有较好的抗噪声性能,后者具有较好的抗频偏性能。本文在总结以上两种算法优缺点的基础上对其加以改进,改进算法旨在提高算法的抗噪声和抗频偏性能。本文还讨论了辅同步信号的检测过程,分析了两种常见的辅同步信号检测算法,对算法性能进行了比较,结果表明:现有的辅同步信号检测算法普遍具有运算量大的缺陷,因此本文从降低算法复杂度的角度出发,对传统辅同步信号检测算法进行了改进。最后,本文分别在AWGN信道和多径信道下对提出的改进算法和传统算法进行了仿真,结果表明:在AWGN信道和多径信道下,改进的主同步信号检测算法和传统的同步算法相比,抗噪声性能和抗频偏性能都有所提高;改进的辅同步信号检测算法在降低复杂度的条件下,其性能和传统算法相当。
【图文】：

信道,时间偏移,长度,相关值

根据前文的分析可知，一帧数据中有两个相同的主同步信号，因此定时函数P ( d)的图形应该有两个峰，如图 3.6 所示，并且两峰间的距离为半帧的长度，因此，定义改进算法的定时函数的表达式为：R ( d ) P ( d ) P ( d ( N L) 70)(3-26)其中 N 表示 OFDM 符号的长度，L 表示 CP 的长度，( N L) 70表示半帧数据的长度，即两个 PSS 信号之间的长度。图 3.7 为改进算法在 SNR=5，归一化频偏-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 40000.020.040.060.080.10.120.140.16时间偏移相关值-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 40000.020.040.060.080.10.120.140.16时间偏移相关值

信道,时间偏移,长度,相关值

根据前文的分析可知，一帧数据中有两个相同的主同步信号，因此定时函数P ( d)的图形应该有两个峰，如图 3.6 所示，并且两峰间的距离为半帧的长度，因此，定义改进算法的定时函数的表达式为：R ( d ) P ( d ) P ( d ( N L) 70)(3-26)其中 N 表示 OFDM 符号的长度，L 表示 CP 的长度，( N L) 70表示半帧数据的长度，，即两个 PSS 信号之间的长度。图 3.7 为改进算法在 SNR=5，归一化频偏-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 40000.020.040.060.080.10.120.140.16时间偏移相关值-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 40000.020.040.060.080.10.120.140.16时间偏移相关值
【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】：2014
【分类号】：TN929.5

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