移动通信系统功率控制技术研究与FPGA实现

发布时间：2017-05-20 02:01

  本文关键词：移动通信系统功率控制技术研究与FPGA实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：功率控制技术是移动通信系统的关键技术之一,其作用就是在保证业务质量的情况下,将上行链路和下行链路的传输功率调整到所需的最小程度,以降低移动用户的功率消耗和电磁污染、减小多址干扰,提高系统容量。因此,功率控制技术的研究对移动通信系统至关重要,同时有助于作者全面掌握移动通信功率控制技术和FPGA开发技能。本文以移动通信系统功率控制技术为基础理论,研究了2G、3G以及4G移动通信系统中的各种功率控制方法。在此基础上,以WCDMA反向链路功率控制系统为依据,给出了本设计系统的实现方案。本设计方案由移动台发送模块、无线信道模块和基站接收模块构成一个反向链路的物理模拟信道,其中以实现反向链路中开环功率控制和闭环功率控制功能为主对收发模块进行简化,无线信道模块仅包括噪声干扰和低频干扰。依据设计方案完成了反向链路中开环功率控制、闭环功率控制系统在寄存器传输级(Register-Transfer Layer, RTL)的设计与FPGA实现。开环功率控制系统主要包括基带数据、调制、噪声干扰、功率检测、自动增益控制、功率放大等模块；闭环功率控制系统包括主要调制、噪声干扰、功率控制指令生成、解调、功率控制指令提取、自动增益控制等模块。其中重点研究了QPSK的调制解调方法,开环功率控制算法与闭环功率控制算法等。本文在Xilinx ISE10.1开发环境下,使用Veirlog HDL对设计中的各个模块编写代码；采用Synplify Pro综合工具完成对各模块的综合,并给出相应RTL级电路图;采用Modelsim6.5a专业仿真工具对各模块进行功能仿真。最后在仿真成功的基础之上,采用Spartan3E硬件开发平台对部分设计进行了下载测试,并对仿真和测试结果进行了分析。仿真与测试结果表明：各模块的软件仿真和部分设计的硬件测试结果是正确的,能够实现功率控制的基本功能,基本满足了对WCDMA反向链路功率控制的设计要求。
【关键词】：移动通信 功率控制 反向链路 FPGA
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 移动通信技术的发展与应用11-14
• 1.2 功率控制技术的研究与应用14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 移动通信系统功率控制方法17-41
• 2.1 功率控制技术概述17-20
• 2.1.1 功率控制准则17-19
• 2.1.2 影响功率控制的因素19-20
• 2.2 功率控制的基本方法20-23
• 2.2.1 反向功率控制与前向功率控制20-22
• 2.2.2 开环功率控制和闭环功率控制22-23
• 2.2.3 集中式功率控制与分布式功率控制23
• 2.3 CDMA2000系统功率控制方案23-27
• 2.3.1 反向功率控制24-26
• 2.3.2 前向功率控制26-27
• 2.4 TD-SCDMA系统功率控制方案27-30
• 2.4.1 开环功率控制方法27-28
• 2.4.2 外环功率控制方法28-29
• 2.4.3 内环功率控制方法29-30
• 2.5 WCDMA系统功率控制方案30-35
• 2.5.1 上行链路物理信道简介30-31
• 2.5.2 上行链路的功率控制31-33
• 2.5.3 闭环功率控制调整算法33-35
• 2.5.4 下行链路功率控制35
• 2.6 LTE系统功率控制方案35-41
• 2.6.1 上行功率控制36-39
• 2.6.2 下行功率分配39-41
• 第3章 反向链路功率控制系统的设计与实现41-69
• 3.1 总体方案设计41-44
• 3.1.1 系统构成设计41-42
• 3.1.2 系统参数设计42
• 3.1.3 开发工具选择及开发流程42-44
• 3.2 时钟与基带数据模块设计44-48
• 3.2.1 时钟模块设计44-47
• 3.2.2 基带数据模块设计47-48
• 3.3 载波调制与解调单元设计48-58
• 3.3.1 载波发生器模块48-51
• 3.3.2 QPSK调制模块51-54
• 3.3.3 QPSK解调模块54-58
• 3.4 无线仿真信道单元设计58-61
• 3.4.1 噪声仿真模块58-59
• 3.4.2 干扰仿真模块59-60
• 3.4.3 噪声与干扰的组合60-61
• 3.5 反向开环功率控制单元设计61-64
• 3.5.1 功率检测模块61-62
• 3.5.2 自动增益控制模块62-64
• 3.6 反向闭环功率控制单元设计64-69
• 3.6.1 基站TPC指令生成模块64-66
• 3.6.2 移动台TPC指令提取模块66-67
• 3.6.3 反向闭环功率控制67-69
• 第4章 系统仿真与结果分析69-87
• 4.1 时钟与基带数据模块的仿真与结果分析69-71
• 4.1.1 时钟模块仿真69-70
• 4.1.2 基带数据模块仿真70-71
• 4.2 无线信道模块的仿真与结果分析71-72
• 4.2.1 噪声模块的仿真71
• 4.2.2 干扰模块的仿真71-72
• 4.3 调制与解调的仿真与结果分析72-79
• 4.3.1 串并转换模块仿真72
• 4.3.2 极性变换模块仿真72-73
• 4.3.3 载波模块仿真73-74
• 4.3.4 QPSK调制模块仿真74-75
• 4.3.5 QPSK解调模块仿真75-79
• 4.4 开环功率控制的仿真与结果分析79-81
• 4.4.1 功率检测模块的仿真79
• 4.4.2 自动增益控制模块的仿真79-80
• 4.4.3 开环功率控制的仿真80-81
• 4.5 闭环功率控制的仿真与结果分析81-84
• 4.5.1 基站TPC指令生成模块的仿真81-82
• 4.5.2 移动台TPC指令提取模块的仿真82-83
• 4.5.3 闭环功率控制的仿真83-84
• 4.6 系统的硬件测试与结果分析84-87
• 4.6.1 硬件测试平台84-85
• 4.6.2 系统的硬件测试85-87
• 结论87-89
• 参考文献89-93
• 附录93-95
• 致谢95-97
• 研究生履历97

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