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TD-LTE宽带无线集群通信系统随机接入算法研究与实现

发布时间:2019-03-25 06:40
【摘要】:集群通信系统作为专用无线通信网络的一种,主要用于满足户外作业中统一指挥和生产调度等通信需求,并拥有着部署灵活、呼叫快速、故障弱化以及安全保密等特点,在航空通信、交通运输、公共安全等大量专用通信领域得到了广泛应用。随着无线高速业务的快速发展,集群移动通信系统对宽带多媒体业务的需求也日益增加,使得发展新一代的数字宽带集群通信系统成为必然。因此在公网通信系统中,已经商用并趋于成熟的LTE通信标准,凭借其高速、高效及低时延等显著优势,成为宽带无线集群系统演进技术的不二选择,更进一步地说,研究基于TD-LTE技术的集群通信系统对我国专网发展还有着特殊意义。在上述背景下,本文依托于TD-LTE宽带无线专网的国家重大科技专项,对TD-LTE集群系统中的随机接入技术进行了深入研究。首先,从TD-LTE上行物理层关键技术入手,重点介绍了其中的上行同步技术,并对标准协议中的物理随机接入信道设计进行了详细解析。然后,针对TD-LTE集群系统中随机接入物理层前导信号的检测接收算法,参考3GPP TS 36.104规范中的基本要求,对TDD模式所特有的前导格式4进行了AWGN信道与ETU 70信道下的检测性能仿真与分析,确定了一种切实可行的检测算法。其次,还根据前者的基本检测原理,考虑空地集群通信中的航空场景,基于前导格式3的接入设计,针对物理帧结构优化及检测算法的改进给出了一些建议,并通过相应的仿真比较证明了改进方案的有效性。随后,基于Virtex-6 FPGA芯片完成了随机接入前导检测算法各个FPGA模块的逻辑设计与功能仿真,并确保仿真结果满足设计要求。最终在MicroTCA硬件平台上搭建了TD-LTE集群系统模型,以及通过测试验证了算法实施的可行性。
[Abstract]:As a kind of dedicated wireless communication network, trunked communication system is mainly used to meet the communication requirements such as unified command and production scheduling in outdoor operations, and has the characteristics of flexible deployment, fast call, fault weakening and security confidentiality, and so on. It has been widely used in many special communication fields such as aviation communication, transportation, public safety and so on. With the rapid development of wireless high-speed services, the demand for broadband multimedia services in trunked mobile communication systems is increasing day by day, which makes the development of a new generation of digital broadband trunked communication systems inevitable. Therefore, in the public network communication system, the commercial and mature LTE communication standard, with its remarkable advantages of high speed, high efficiency and low delay, has become the best choice for the evolution technology of broadband wireless trunking system. The research of trunking communication system based on TD-LTE technology is of special significance to the development of private network in China. Under the above background, the random access technology in TD-LTE trunking system is deeply studied in this paper, which is based on the major national science and technology project of TD-LTE broadband wireless special network. Firstly, starting with the key technology of TD-LTE uplink physical layer, the uplink synchronization technology is introduced, and the design of physical random access channel in the standard protocol is analyzed in detail. Then, aiming at the detection and reception algorithm of random access physical layer leading signal in TD-LTE trunking system, referring to the basic requirements of 3GPP TS 36.104 specification, In this paper, the detection performance of AWGN channel and ETU 70 channel is simulated and analyzed, and a feasible detection algorithm is determined for the preamble format 4 of TDD mode. Secondly, according to the basic detection principle of the former, the aviation scene in air-to-ground trunking communication is considered. Based on the access design of preamble format 3, some suggestions are given for the optimization of physical frame structure and the improvement of detection algorithm. The effectiveness of the improved scheme is proved by simulation and comparison. Then, the logic design and function simulation of each FPGA module of random access preamble detection algorithm are completed based on Virtex-6 FPGA chip, and the simulation results meet the design requirements. Finally, the TD-LTE cluster system model is built on the MicroTCA hardware platform, and the feasibility of the implementation of the algorithm is verified by testing.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.5

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本文编号:2446717


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