基于GNU Radio的LTE控制面功能设计与实现

发布时间：2017-09-11 03:25

  本文关键词：基于GNU Radio的LTE控制面功能设计与实现

  更多相关文章： LTE 控制面 RRC PDCCH

【摘要】：随着移动通信的快速发展,人们已经进入4G时代;作为4G的核心内容,LTE采用了正交频分复用、多输入多输出、高阶调制方式等多种关键技术,缩短了时延,提高了容量,简化了网络结构,增强了抗干扰能力,极大地提高了无线通信的传输速率。在LTE协议栈中,控制面主要负责基站到终端的系统消息广播以及两者之间的信令交互,其中前者用来配置终端各协议层的运行参数,后者则用于管理基站和终端之间的逻辑通路,从而实现数据通信。本论文基于GNU Radio/USRP软硬件平台设计并实现了LTE控制面的部分功能,包括RRC层的功能实现和PDCCH资源分配算法两大部分。在第一部分工作中,论文详细阐述了LTE控制面RRC层功能的总体方案和功能实现。终端接收广播消息,获取公共无线资源配置参数,然后通过默认建立的SRB0发送连接建立请求,若收到基站回馈的设置消息,则向基站发送连接建立完成消息,建立SRB1,进而通过DRB实现业务通信。然后,使用C++在GNU Radio软件平台上实现了控制面的功能,重点完成以下内容:第一,采用非对齐压缩编码规范实现了BCCH-BCH、BCCH-DLSCH、PCCH-PCH、UL-CCCH、DL-CCCH、UL-DCCH、DLDCCH等七个RRC消息编译器并验证了编译器的无二义性;第二,设计了系统消息和寻呼消息调度模块,在基于GNU Radio/USRP软硬件平台的LTE传输系统上实现并验证了MIB、SIB1、SI消息的广播、寻呼消息的发送与接收;第三、设计了终端RRC层状态机,融入了RRC连接建立、重建立、重配置、释放四个流程。实现了基站和终端之间RRC连接的建立、修改和释放,并在一些特殊情况下(下行失步、终端发送连接建立请求丢失等)验证了系统的稳定性。在LTE控制面中,每次发送系统消息、寻呼消息和连接控制信令都会产生下行控制信息;用户面中,每次发送用户数据,也会产生下行控制信息。每个下行控制信息都会产生一路PDCCH信道,根据聚合等级的不同占据不同大小的控制区资源。为了更加合理充分的利用每子帧控制区资源,作为本文第二部分工作,重点研究了PDCCH资源分配算法。传统的PDCCH资源分配算法分配各PDCCH信道聚合等级时存在占用控制区宽度大、复杂度高等缺点,本论文基于倒排、初始分配、再调整三个策略提出了改进算法;通过倒排策略避免了各PDCCH信道之间空置的CCE资源,通过初始分配策略达到最小化控制区宽度的目的,通过再调整策略保证了只需遍历一次即可为所有PDCCH信道分配聚合等级。测试结果表明,相对传统算法来说,改进算法可以减小控制区宽度,降低分配算法的复杂度。
【关键词】：LTE 控制面 RRC PDCCH
【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5-7
• ABSTRACT7-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 论文研究背景17-19
• 1.2 技术平台19-20
• 1.2.1 软件平台19-20
• 1.2.2 硬件平台20
• 1.3 论文工作和章节安排20-23
• 第二章 LTE控制面概述23-33
• 2.1 LTE协议栈23-24
• 2.2 RRC层简介24-25
• 2.3 RRC状态25-26
• 2.4 无线承载26-27
• 2.5 ASN.1 语法及UPER编码规范介绍27-30
• 2.6 逻辑信道、传输信道、物理信道介绍及映射关系30-33
• 第三章 控制面总体方案33-51
• 3.1 整体方案34-37
• 3.2 RRC消息编译器的设计37-38
• 3.3 系统消息广播流程38-41
• 3.3.1 系统消息调度38-39
• 3.3.2 MIB的广播流程39-40
• 3.3.3 系统信息的广播流程40-41
• 3.4 寻呼流程41-42
• 3.5 连接控制设计42-49
• 3.5.1 连接控制状态机设计43-44
• 3.5.2 连接控制总体流程44-45
• 3.5.3 连接控制四个子流程设计45-49
• 3.5.4 计时器机制49
• 3.6 本章小结49-51
• 第四章 控制面功能实现51-71
• 4.1 RRC编译器的实现和验证51-56
• 4.1.1 RRC编译器的实现51-54
• 4.1.2 RRC编译器的验证54-56
• 4.2 系统消息广播实现56-64
• 4.2.1 GNU Radio界面参数配置实现56
• 4.2.2 系统消息广播调度的实现56-59
• 4.2.3 系统消息广播的验证59-64
• 4.3 连接控制的实现64-70
• 4.3.1 RRC信令收发流程实现64-66
• 4.3.2 信令交互实现66-67
• 4.3.3 RRC连接释放机制67-68
• 4.3.4 连接控制功能验证68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 PDCCH资源分配算法71-85
• 5.1 PDCCH信道介绍71-73
• 5.2 CCE聚合等级对PDCCH信道影响73-76
• 5.2.1 CCE聚合简介73-74
• 5.2.2 CCE聚合等级对PDCCH性能影响测试74-76
• 5.3 PDCCH资源分配算法76-85
• 5.3.1 PDCCH资源分配改进算法基础77-80
• 5.3.2 改进算法与传统算法描述80-81
• 5.3.3 改进算法和传统算法结果对比81-85
• 第六章 总结与展望85-87
• 6.1 工作总结85
• 6.2 展望85-87
• 参考文献87-89
• 致谢89-91
• 作者简介91-92

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本文编号：828352