基于软件无线电平台的LTE物理层下行链路的设计与实现

发布时间：2017-07-01 13:14

  本文关键词：基于软件无线电平台的LTE物理层下行链路的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动通信近年来发展迅速,3GPP提出的“准4G”标准LTE更是这几年的研究热点。相比于3G标准,LTE系统具有宽频谱、高速率、低时延等优点。目前对于LTE系统的研究大多是基于LTE软件仿真平台实现,但软件建模仿真无法准确模拟时变的无线传输环境,而硬件测试方法存在成本高和开发难度大的缺点。因此,本文基于软件无线电平台USRP2设计了LTE物理层下行链路的原型验证平台。该平台效率高、方式灵活且能准确模拟时变的无线传输环境。本文首先参考3GPP的LTE标准,介绍了LTE网络框架和协议栈,并研究了物理层的帧格式、物理信道、调制方式和关键序列等。随后设计了基带信号处理的整体框架,并设计和实现其中的关键模块,主要包括:第一,信道处理模块设计,参考协议标准设计并实现比特信号的处理;第二,研究不同物理信道的编译码方式,控制信道采用可靠性高的咬尾卷积码,数据共享信道采用传输速率高的Turbo码,重点分析Turbo码译码算法后,采用MAX_LOG_MAP算法完成Turbo码译码;第三,信道估计和均衡算法,考虑到实时传输环境和计算机性能的影响,设计中借助小区参考信号采用LS算法和二维插值实现信道估计;第四,分析通信过程中时间和频率偏差对系统的影响,本文基于引入的参考符号序列设计了时频同步方案,方案中先通过主同步序列和辅同步序列完成时频同步、小区搜索,再利用参考符号信道估计的结果进行时频误差估计和补偿,完成同步跟踪过程。最后,本文在基于USRP2和UHD组成的软件无线电平台上实现所设计的物理链路方案。在1.4MHz和5MHz的无线传输环境下,分别采用QPSK和16QAM调制方式测试其性能。结果表明,该平台可实现LTE物理层下行链路的时频同步和信息可靠传输。
【关键词】：软件无线电 LTE 物理层
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【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
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 国内外研究现状18-19
• 1.3 课题研究意义19-20
• 1.4 论文章节安排20-23
• 第二章 LTE概述23-35
• 2.1 LTE网络架构和协议栈23-26
• 2.1.1 LTE网络架构23-24
• 2.1.2 LTE协议栈24-26
• 2.2 帧结构和物理资源26-28
• 2.3 下行物理信道28-29
• 2.4 关键序列29-32
• 2.4.1 主同步序列PSS29-30
• 2.4.2 辅同步序列SSS30-31
• 2.4.3 小区专用参考信号31-32
• 2.5 基带多址技术32
• 2.6 多输入多输出技术32-35
• 第三章 LTE下行链路的软件设计与实现35-55
• 3.1 总体设计35-36
• 3.2 信道处理模块36-37
• 3.3 信道编译码算法37-42
• 3.3.1 Turbo码编码37-39
• 3.3.2 Turbo码译码39-42
• 3.4 信道估计和均衡42-45
• 3.4.1 信道估计42-44
• 3.4.2 信道插值44-45
• 3.4.3 信道均衡45
• 3.5 下行链路的同步研究与实现45-55
• 3.5.1 时频误差分析45-46
• 3.5.2 同步流程46-48
• 3.5.3 粗定时同步算法48-50
• 3.5.4 粗频偏估计和补偿50-51
• 3.5.5 SSS检测51-52
• 3.5.6 同步跟踪52-55
• 第四章 基于SDR的LTE下行链路的实现55-73
• 4.1 软件无线电平台55-60
• 4.1.1 USRP2硬件平台55-56
• 4.1.2 UHD软件平台56-58
• 4.1.3 场景设置58-60
• 4.2 同步方案的实现60-62
• 4.3 收发系统的实现62-66
• 4.3.1 发送端结构62-64
• 4.3.2 接收端结构64-66
• 4.4 方案测试66-73
• 4.4.1 测试环境66
• 4.4.2 测试内容66-73
• 第五章 总结和展望73-75
• 5.1 本文完成的工作73
• 5.2 未来工作展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 作者简介81-82

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本文编号：506061