本文關鍵詞：LTE-A系統(tǒng)中上下行物理層接收機設計與FPGA實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于LTE-A(Long Term Evolution-Advanced,高級長期演進)系統(tǒng)信道環(huán)境的時變性和不確定性,接收端需要對接收信號進行處理,以便最大程度地恢復出發(fā)送信號。在以上過程中,為了保證用戶接收數(shù)據(jù)的正確性,物理層接收機的設計就顯得尤為重要。本文從國家科技重大專項“TD-LTE-Advanced系統(tǒng)試驗設備開發(fā)”的實際項目需求出發(fā),以項目當中使用的基帶開發(fā)平臺為基礎,對物理層接收機進行了設計和FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn),其中設計出的接收機支持上行單天線接收、下行雙天線接收。本文首先介紹了物理層接收機的研究背景及意義,分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,然后概述了LTE-A系統(tǒng)特點及其關鍵技術,并簡要介紹了上、下行共享信道處理流程和基帶開發(fā)平臺。在此基礎上引出了接收機總體結構設計和模塊劃分,緊接著對涉及算法較少的射頻模塊和同步EMIFA(External Memory Interface A,外部存儲器接口)模塊進行了設計和詳細介紹。通過對基帶信號生成原理進行分析,確定了解基帶信號模塊的方案設計,然后對作為信道估計基礎的參考信號生成進行了研究。在對信道估計進行研究時,不僅分析了導頻位置信道估計的LS(Least Square,最小二乘)算法和LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error,線性最小均方誤差)算法,還研究了數(shù)據(jù)位置處信道估計的幾種插值算法,并且使用MATLAB軟件仿真對比了不同算法的性能。隨后對信號檢測的ZF(Zero Forcing,迫零)算法、MMSE(Minimum Mean Square Error,最小均方誤差)算法、解SFBC(Space Frequency Block Code,空頻塊編碼)算法進行了研究和仿真性能對比。針對信道估計和信號檢測之間互信息利用率差的特點,本文還給出了一種聯(lián)合信道估計和信號檢測算法,仿真結果表明其性能優(yōu)于先進行信道估計后進行信號檢測的傳統(tǒng)算法。通過綜合考慮算法性能和計算復雜度,并結合項目需求,選取合適的算法對信道估計和信號檢測模塊進行了方案設計。根據(jù)各個模塊方案設計,采用Verilog硬件描述語言對接收機進行FPGA實現(xiàn),并對實現(xiàn)方案給出詳細分析和Modelsim仿真驗證,然后從資源占用和時間消耗角度出發(fā)分析接收機的性能,分析可知接收機設計滿足項目需求。最后,通過與DSP(Digital Signal Processor,數(shù)字信號處理器)進行聯(lián)合調(diào)試,驗證了接收機實現(xiàn)功能的正確性。本文的設計已經(jīng)應用于項目中,并對其他通信系統(tǒng)接收機設計具有一定參考意義。
【關鍵詞】：LTE-A 物理層接收機 接收機設計 FPGA實現(xiàn)
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TN791
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-14
• 注釋表14-17
• 第1章 引言17-22
• 1.1 研究背景及意義17-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 論文主要工作20-21
• 1.4 論文組織結構21-22
• 第2章 LTE-A系統(tǒng)概述及開發(fā)平臺22-37
• 2.1 LTE-A系統(tǒng)幀結構及時頻資源22-25
• 2.1.1 LTE-A系統(tǒng)的幀結構22-23
• 2.1.2 LTE-A系統(tǒng)的時頻資源23-25
• 2.2 LTE-A系統(tǒng)關鍵技術25-27
• 2.2.1 MIMO技術25-26
• 2.2.2 OFDM技術26-27
• 2.3 上行處理流程27-29
• 2.3.1 PUSCH發(fā)送端處理流程27-28
• 2.3.2 PUSCH接收端處理流程28-29
• 2.4 下行處理流程29-32
• 2.4.1 PDSCH發(fā)送端處理流程29-31
• 2.4.2 PDSCH接收端處理流程31-32
• 2.5 基帶開發(fā)平臺32-36
• 2.5.1 平臺總體設計及性能指標32-34
• 2.5.2 射頻板介紹34-35
• 2.5.3 芯片選型35-36
• 2.5.4 FPGA開發(fā)環(huán)境36
• 2.6 本章小結36-37
• 第3章 接收機總體結構介紹及部分模塊設計37-49
• 3.1 接收機總體結構介紹37-38
• 3.2 射頻模塊設計38-41
• 3.3 解基帶信號設計41-45
• 3.3.1 上行解基帶信號42-43
• 3.3.2 下行解基帶信號43-45
• 3.4 同步EMIFA模塊設計45-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第4章 信道估計和信號檢測模塊設計49-75
• 4.1 導頻信號研究49-52
• 4.1.1 上行參考信號介紹49-51
• 4.1.2 下行參考信號介紹51-52
• 4.2 信道估計算法研究52-60
• 4.2.1 導頻位置處的信道估計算法研究53-55
• 4.2.2 導頻位置處信道估計算法性能仿真及復雜度分析55-57
• 4.2.3 插值算法研究57-59
• 4.2.4 性能仿真及分析59-60
• 4.2.5 上行和下行信道估計的異同60
• 4.3 信號檢測算法研究60-64
• 4.3.1 ZF算法60-61
• 4.3.2 MMSE算法61
• 4.3.3 解SFBC檢測算法61-63
• 4.3.4 信號檢測算法性能分析63-64
• 4.4 聯(lián)合信道估計與信號檢測算法研究64-68
• 4.4.1 聯(lián)合信道估計與信號檢測理論分析65-66
• 4.4.2 聯(lián)合信道估計與信號檢測算法性能分析66-68
• 4.5 信道估計算法設計68-71
• 4.5.1 導頻處信道估計的FPGA設計68-69
• 4.5.2 插值算法的FPGA的設計69-71
• 4.6 信號檢測算法設計71-74
• 4.6.1 上行單天線信號檢測算法設計71-72
• 4.6.2 下行雙天線信號檢測算法設計72-74
• 4.7 本章小結74-75
• 第5章 接收機各模塊實現(xiàn)與性能分析75-101
• 5.1 射頻模塊實現(xiàn)75-80
• 5.2 解基帶信號模塊實現(xiàn)80-84
• 5.3 信道估計模塊實現(xiàn)84-89
• 5.3.1 導頻位置信道估計的FPGA實現(xiàn)84-86
• 5.3.2 插值算法的FPGA實現(xiàn)86-89
• 5.4 信號檢測模塊實現(xiàn)89-91
• 5.5 同步EMIFA模塊實現(xiàn)91-92
• 5.6 時間與性能分析92-96
• 5.6.1 資源占用情況分析92-93
• 5.6.2 時間占用情況分析93-96
• 5.7 接收機實現(xiàn)平臺驗證分析96-100
• 5.7.1 上行接收機實現(xiàn)驗證分析96-98
• 5.7.2 下行接收機實現(xiàn)驗證分析98-100
• 5.8 本章小結100-101
• 第6章 總結與展望101-103
• 6.1 論文工作總結101-102
• 6.2 未來工作展望102-103
• 參考文獻103-107
• 致謝107-108
• 攻碩期間從事的科研工作及取得的研究成果108

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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  本文關鍵詞：LTE-A系統(tǒng)中上下行物理層接收機設計與FPGA實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：253434