混合实时测试平台下LTE下行物理层干扰方案设计

发布时间：2017-10-28 20:21

  本文关键词：混合实时测试平台下LTE下行物理层干扰方案设计

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【摘要】：随着通信技术的不断演进,对于算法仿真和测试验证越来越需要放到更接近实际应用的场景中进行评估,传统的算法验证只能在纯软件的仿真平台下进行,其存在的问题是不能模拟真实的链路场景,验证时间长,接收数据长度有限,处理时间太长等。如果需要考虑实际场景中的实时测试验证,传统的测试无法支持。论文结合系统级多小区多终端技术验证能力的试验验证平台的项目,以通用软件无线电外设可配置输入输出(Universal Software Radio Peripheral-Reconfigurable Input/Output, USRP-RIO)及反射内存卡为硬件平台,实现长期演进(Long Term Evolution, LTE)下行链路物理层干扰用户在混合实时测试平台上的设计。论文完成了混合实时测试平台的部分设计,并完成了基于该平台添加了干扰用户的设计。论文主要包括以下三个部分。第一部分介绍了LTE物理层及软硬件关键技术,实时平台基于LTE的协议架构进行设计,分析了LTE下行链路物理层系统结构及LTE帧结构、时频资源。LTE协议架构主要包括介质访问控制(Medium Access Control, MAC)层、物理层等,其运行于底层软硬件平台上。第二部分研究了混合实时测试平台的模块,结合传输控制协议／因特网互联协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP),反射内存技术,用户数据报协议(User Datagram Protocol, UDP)进行设计。该混合实时测试方案增加了实际的多小区多用户调度场景,对测试的收发设备的硬件在环性能进行了验证,从而模拟了真实的链路场景下MAC层与物理层的调度信息的交互过程。其中通用处理器服务器与现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)异构平台采用反射内存的方式进行连接。并对上述测试平台性能得以验证,采用该平台,数据交互的吞吐量和时延都能满足工业级要求。第三部分设计了小区干扰用户模块,包括干扰数据的产生及其在物理层收发端的添加。首先,基于LTE物理层算法在硬件USRP-RIO上实现的一发一收过程的底层框架,根据从混合实时平台传递的MAC层调度的资源块(Resource Block, RB)级干扰功率信息,在物理层接收端对目标用户添加小区间六个RB级干扰用户。其次,根据混合实时平台传递的功率偏执信息,在物理层发送端,针对目标用户添加了九个小区内干扰用户及设计其调制映射过程。最后,在成功添加小区干扰的基础上,对目标用户干扰前后,在发射功率谱、物理层下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH)星座图、吞吐量、信干燥比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)及误块率(Block Error Rate, BLER)性能的变化做出对比分析。
【关键词】：通用软件无线电外设可配置输入输出 现场可编程门阵列 小区干扰 反射内存 物理层下行共享信道
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景意义及现状9-11
• 1.2 论文内容及章节安排11-13
• 第二章 LTE物理层及软硬件关键技术13-31
• 2.1 LTE物理层系统结构13-20
• 2.1.1 下行物理层系统结构13-17
• 2.1.2 帧结构及时频资源17-19
• 2.1.3 物理层与MAC层关系19-20
• 2.2 软硬件关键技术20-24
• 2.2.1 通用软件无线电技术20-22
• 2.2.2 反射内存技术22-24
• 2.2.3 TCP/IP、UDP24
• 2.3 混合实时测试平台与小区干扰24-30
• 2.3.1 混合实时测试平台26-28
• 2.3.2 小区干扰在平台中的搭建28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 混合实时测试平台设计31-46
• 3.1 混合实时测试平台设计架构31-37
• 3.1.1 设计概述31-34
• 3.1.2 设计流程34-37
• 3.2 关键技术设计37-43
• 3.2.1 反射内存卡传递参数37-39
• 3.2.2 TCP/IP、UDP传递参数39-41
• 3.2.3 整体参数传递流程设计41-43
• 3.3 测试结果分析43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 LTE物理层小区干扰方案设计46-63
• 4.1 小区间干扰用户的设计46-50
• 4.1.1 干扰用户数据产生46-47
• 4.1.2 在物理层接收端添加干扰模块47-50
• 4.2 小区内干扰用户的设计50-57
• 4.2.1 干扰用户数据产生51-52
• 4.2.2 在物理层发送端添加干扰模块52-54
• 4.2.3 调制映射54-57
• 4.3 干扰用户添加后的性能分析57-62
• 4.3.1 发射功率谱分析57
• 4.3.2 PDSCH星座图分析57-59
• 4.3.3 吞吐量分析59-60
• 4.3.4 信干噪比分析60-61
• 4.3.5 误块率分析61
• 4.3.6 系统整体性能分析61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 论文总结63-64
• 5.2 进一步研究工作64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文70

【参考文献】

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本文编号：1109814