LTE-A系统信道建模与信道估计的研究及实现

发布时间：2017-10-28 01:14

  本文关键词：LTE-A系统信道建模与信道估计的研究及实现

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【摘要】：LTE-A(Long Term Evolution Advanced,增强的长期演进)通过采用多天线增强技术和载波聚合技术有效地提高了数据传输速率和通信质量。由于无线信道环境复杂多变,信道估计的性能对接收机能否正确进行信号检测、相关解调等起着至关重要的作用。基于国家科技重大专项“TD-LTE-Advanced系统试验设备开发”的项目背景,本文对无线信道模型和信道估计算法进行了研究及仿真分析,并给出信道估计的DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)实现方案。本文对WINNER(Wireless World Initiative New Radio,无线世界新无线)信道模型的建模方法进行了详细的说明,在此基础上对WINNER II信道模型的时空频相关特性进行了研究分析,并比较了WINNER II信道模型与SCM/SCME(Spatial Channel Model and Extended of Spatial Channel Model,空间信道模型和扩展型空间信道模型)的异同,证明了WINNER II信道模型更适合LTE-A系统。对信道估计的研究分为三个步骤:一是参考信号的选择;二是对参考信号位置信道估计算法的研究;三是对数据位置插值算法的研究。鉴于传统信道估计算法LS(Least Square,最小二乘)算法、MMSE(Minimum Mean Square Error,最小均方误差)算法及LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error,线性最小均方误差)算法各自的优缺点,结合Gauss-Seidel迭代思想,给出基于Gauss-Seidel迭代的LMMSE算法,将常规矩阵求逆转化为三角矩阵求逆。搭建MATLAB仿真平台比较几种信道估计算法的性能,结果表明基于Gauss-Seidel迭代的LMMSE信道估计算法与LMMSE算法相比虽然性能接近,但时间复杂度从立方阶降低到平方阶。本文从系统性能和项目要求出发,参考信号位置的信道估计算法采用基于Gauss-Seidel迭代的LMMSE信道估计算法,数据位置的插值算法采用常值插值与线性插值相结合的算法。将信道估计方案的各个子模块在项目选定的硬件平台TMS320C6455 DSP芯片上进行实现,给出了各个子模块的实现方法,并从计算精度、运行效率等方面对信道估计方案进行了测试验证,结果表明DSP实现结果与仿真结果相比存在不超过0.5dB的性能损失,并且信道估计的处理时间为0.3889ms,满足LTE-A系统的需求。
【关键词】：LTE-A WINNER II信道模型 信道估计 DSP实现 迭代
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 注释表13-16
• 第1章 绪论16-22
• 1.1 引言16-17
• 1.2 论文的研究背景和意义17-18
• 1.3 信道建模和信道估计的研究现状18-20
• 1.4 本文主要内容和章节安排20-22
• 第2章 LTE-A系统基础及无线信道特性22-30
• 2.1 LTE-A系统关键技术22-24
• 2.1.1 OFDM技术22-23
• 2.1.2 多天线增强MIMO技术23-24
• 2.2 LTE-A物理层下行链路24-28
• 2.2.1 LTE-A帧结构24-25
• 2.2.2 LTE-A下行物理资源25-27
• 2.2.3 LTE-A下行链路基带处理27-28
• 2.3 无线信道特性28-29
• 2.3.1 大尺度衰落28
• 2.3.2 小尺度衰落28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 WINNER II信道模型的研究及分析30-42
• 3.1 WINNER II信道模型介绍30-31
• 3.2 WINNER II信道模型建模方法31-36
• 3.2.1 大尺度参数的生成32
• 3.2.2 小尺度参数的生成32-35
• 3.2.3 信道系数的产生35-36
• 3.3 信道的时空频相关特性36-40
• 3.3.1 时间相关性37-38
• 3.3.2 空间相关性38-39
• 3.3.3 频率相关性39-40
• 3.4 WINNER II信道模型与SCM/SCME的比较40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 LTE-A下行信道估计算法的研究42-62
• 4.1 LTE-A下行参考信号42-44
• 4.2 参考信号位置信道估计的传统方法44-47
• 4.2.1 LS算法44-45
• 4.2.2 MMSE算法45-46
• 4.2.3 LMMSE算法46-47
• 4.3 参考信号位置信道估计的高级算法47-53
• 4.3.1 三种迭代算法47-50
• 4.3.2 基于Gauss-Seidel迭代的LMMSE算法改进50-53
• 4.4 参考信号位置信道估计算法复杂度分析53-54
• 4.5 数据位置的插值算法54-56
• 4.5.1 常值插值算法54-55
• 4.5.2 线性插值算法55
• 4.5.3 时域插值算法55-56
• 4.6 信道估计算法仿真结果及其分析56-61
• 4.6.1 信道估计性能衡量指标56-57
• 4.6.2 仿真链路和仿真参数57-58
• 4.6.3 仿真结果及其分析58-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第5章 LTE-A下行信道估计的实现62-85
• 5.1 DSP开发平台介绍62-63
• 5.1.1 TMS320C6455芯片介绍62
• 5.1.2 CCS 3.3 开发环境介绍62-63
• 5.2 下行信道估计的设计与实现63-81
• 5.2.1 CRS生成的DSP实现64-69
• 5.2.2 解CRS资源映射的DSP实现69-72
• 5.2.3 参考信号位置信道估计的DSP实现72-77
• 5.2.4 数据位置插值算法的DSP实现77-81
• 5.3 DSP实现的性能分析81-84
• 5.3.1 性能分析81-83
• 5.3.2 DSP资源使用率测试83-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第6章 总结和展望85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-93
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 陈发堂;董丽;;LTE-A系统中改进的信道估计算法的研究及实现[J];自动化仪表;2016年01期

2 董丽;陈发堂;陈雷成;;LTE-A室内环境的WINNERII信道性能分析[J];广东通信技术;2015年06期

3 李畅;胡宏林;;TD-LTE-A信道估计DFT算法研究[J];电子测量技术;2013年12期

4 程光军;王萍;张庆芳;;LTE-A下行信道估计算法研究[J];电子测量技术;2013年10期

5 陈贝;陈发堂;石伟萍;;LTE-A系统下行链路信道估计的性能评估[J];电子技术应用;2013年08期

6 李佳;周围;刘燕容;;MIMO信道建模与空时频特性研究[J];广东通信技术;2012年09期

7 熊磊;钟章队;艾渤;朱明伟;;高速铁路移动通信系统WINNER信道性能分析[J];铁道学报;2012年03期

8 程凌峰,黄本雄;TMS320C64X DSP的程序设计与优化[J];今日电子;2004年05期

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本文编号：1106007