LTE-A空口监测分析仪下行信道估计的研究与实现

发布时间：2020-10-12 18:58

　　 LTE-A作为当前移动通信技术的主流,为用户提供了丰富的多媒体业务体验,但随着数据量的爆发式增长,使得网络问题变得复杂多变。运营商需要通过空口监测分析仪对LTE-A网络进行实时监测,实现故障的准确定位、用户数据统计以及网络优化,从而达到提升用户体验的目的,因此对LTE-A空口监测分析仪的研发显得尤为重要。本文依托于国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”,结合LTE-A系统协议标准与现有信道估计算法,设计出符合课题需求的下行信道估计方案,对其进行FPGA设计与实现,并完成测试。主要的工作内容如下:1.对LTE-A系统物理层进行研究,并基于LTE-A空口监测分析仪的需求分析,设计LTE-A空口监测分析仪的整体架构及下行基带处理流程。2.针对下行信道估计算法进行研究及方案设计。首先对LTE-A下行信道估计流程进行设计,然后综合考虑系统性能和实现复杂度,设计出LTE-A空口监测分析仪下行链路信道估计模块的实现方案,即参考信号位置处采用LS算法,数据位置处采用基于SNR估计的频域LMMSE滑动插值算法与时域线性插值算法。3.基于所提方案,进行下行信道估计模块的FPGA设计。按照自顶向下和模块化的思想设计下行信道估计的顶层模块和各个子功能模块,其中频域插值模块采用12路流水线方式提升运算速率,时域插值模块通过与频域插值模块并行流水线处理以降低时延,并选取Xilinx的XC7Z100-2FFG900I芯片,采用Verilog硬件描述语言对下行信道估计模块完成FPGA实现。4.对下行信道估计模块进行测试。首先利用ModelSim进行逻辑仿真并验证信道估计方案的正确性;然后从资源占用和时间消耗维度出发,测试分析信道估计方案的性能;最后将信道估计模块运用到LTE-A空口监测分析仪中进行集成测试。结果表明,在最大带宽20MHz的情况下,本文提出的下行信道估计方案完成一个子帧信道估计所消耗总时间为0.708ms,可以满足系统实时性的要求,且设计方案对芯片各项资源的占用率均在10%以下,满足应用需求。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

图 5.2 CRS 生成整体仿真图图 5.3 CRS 生成局部仿真图图 5.2 和图 5.3 分别为 CRS 生成的整体仿真图和局部仿真图。由图可知，当信号生成就绪标志 local_rs_tready 被置为高电平时，开始生成 CRS。当输出数据有效指示信号 local_rs_tvalid 被置为高电平时，输出 CRS 生成数据 local_rs_tdata[31:0]，其中高 16 位是本地参考信号的虚部数据 local_rs_tdata_Im[15:0]，低 16 位是本地

54图 5.3 CRS 生成局部仿真图图 5.2 和图 5.3 分别为 CRS 生成的整体仿真图和局部仿真图。由图可知，当信号生成就绪标志 local_rs_tready 被置为高电平时，开始生成 CRS。当输出数据有效指示信号 local_rs_tvalid 被置为高电平时，输出 CRS 生成数据 local_rs_tdata[31:0]，其中高 16 位是本地参考信号的虚部数据 local_rs_tdata_Im[15:0]，低 16 位是本地参考信号的实部数据 local_rs_tdata_Re[15:0]。由图 5.3 可知，参考信号实部与虚部数据的绝对值均为 16'd23170 即1/ 2 的 Q15 定点数，与 3.2 节理论 CRS 序列数据相同，仿真结果和预期一致，进而验证了结果的正确性。

图 5.4 CRS 提取整体仿真图图 5.5 CRS 提取局部仿真图图 5.4 和图 5.5 分别为 CRS 提取的整体仿真图和局部仿真图。由图 5.4 可知，
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本文编号：2838144