發(fā)布時間：2020-08-22 00:25

【摘要】：隨著3GPP長期演進(Long Term Evolution,LTE)技術(shù)的迅速發(fā)展以及無線通信技術(shù)的不斷進步,作為LTE上行鏈路中較為關(guān)鍵的一部分,信道估計與均衡模塊的重要性不言而喻。無線通信系統(tǒng)的性能主要由無線信道所決定,信道中產(chǎn)生的衰落會極大地影響到發(fā)送機到接收機之間信息傳播的準(zhǔn)確性。為了在接收端能夠準(zhǔn)確恢復(fù)發(fā)送信號,我們通過信道估計與均衡模塊來降低傳輸中的誤碼率。本文以“基于FPGA開發(fā)TD-LTE基站處理系統(tǒng)”的項目為基礎(chǔ),主要對TD-LTE上行信道的信道估計與均衡模塊進行了基于FPGA的設(shè)計與實現(xiàn)。本文首先從理論出發(fā),對LTE系統(tǒng)和FPGA的技術(shù)特點進行了介紹,對無線信道的物理特性進行了闡述,分析了信道衰落的種類與原因。并且重點介紹了LTE物理層的各個方面,比如OFDM技術(shù)、SC-FDMA技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)以及資源網(wǎng)格等。同時對信道估計與均衡的算法進行了matlab仿真比較分析,根據(jù)需求選擇了優(yōu)化的MMSE算法作為實現(xiàn)信道估計與均衡的最終方案。隨后本文從設(shè)計與實現(xiàn)的角度出發(fā),對系統(tǒng)中包含的LTE上行鏈路的各個模塊進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與具體實現(xiàn),并且對模塊之間的接口功能做了詳盡地解讀。本文采用Xilinx公司的Virtex-6芯片搭建仿真硬件平臺,利用信道中的導(dǎo)頻信號來完成對信道估計與均衡模塊的實現(xiàn),使用VHDL硬件邏輯語言進行建模,再通過ISE完成綜合實現(xiàn)。同時針對FPGA硬件資源相對緊缺的問題,本文結(jié)合FPGA硬件實現(xiàn)上的特點進一步地改進優(yōu)化系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,比如復(fù)乘器的改進、查表插值法計算、移位長除法計算等操作,這些優(yōu)化設(shè)計不僅提升了系統(tǒng)的處理速度、簡化了系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu),而且節(jié)省了FPGA寶貴的片上硬件資源。最后,本文通過使用matlab和modelsim對LTE上行鏈路系統(tǒng)中設(shè)計實現(xiàn)的各個模塊進行功能仿真與性能測試,并且利用chipscope進行板級測試,抓取板級信號與仿真結(jié)果進行比對分析。分析結(jié)果顯示,整個信道估計與均衡系統(tǒng)的功能運轉(zhuǎn)正常,不僅可以準(zhǔn)確地恢復(fù)出發(fā)送的原始信號,而且降低了硬件實現(xiàn)的復(fù)雜度和功耗。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TN791
【圖文】：

TD-LTE 系統(tǒng)中上行信道估計與均衡在 FPGA 上的設(shè)計與實現(xiàn)形成陰影區(qū)，引起信號場強發(fā)生的緩慢變化，引起衰落。我們把這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)由此產(chǎn)生的衰落又稱為陰影衰落[31]。它反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級接收電平的均變化而產(chǎn)生的損耗。

LTE 系統(tǒng)相比之前的移動通信系統(tǒng)，LTE 采用多項更為優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)，一是基于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的正交頻分復(fù)用技術(shù)，其主要方法是將高速數(shù)據(jù)流拆解為多個低速的數(shù)據(jù)流，通過調(diào)制的方法使得到的子載波正交后進行傳送。OFDM 技術(shù)能很好地抵抗信道衰落的影響，并且明顯地提高了頻譜利用率;二是運用了 MIMO 技術(shù)，充分發(fā)揮了空間資源的作用，提高了系統(tǒng)的容量和頻譜效率;三是使用了鏈路自適應(yīng)技術(shù)，無論是在調(diào)制、編碼、混合重傳和信道調(diào)度上，性能都有所提升，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和效率。2.2.1 LTE 上行鏈路LTE 上行鏈路的基本框圖如圖 2.4 所示。由框圖我們可以看出，接收過程是發(fā)射過程的逆過程，只是在接收端為了完整地恢復(fù)出發(fā)射端的發(fā)送信號，增加了信道估計與均衡這兩個步驟，這也是本文重點要實現(xiàn)的功能。CRC編碼Turbo編碼信道交織 加擾 調(diào)制 資源映射 IFFT 加CP無線信道

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文7 所示，該上行資源網(wǎng)格代表了一個上行時隙。每個時隙中傳輸個子載波和ULsymbN 個 SC-FDMA 符號。送帶寬的大小決定了ULRBN的值，并滿足公式：min,U L UL max,ULRB RB RBN N Nmin,ULRBN =6，max,ULRBN =110，分別代表上行鏈路傳輸支持的最小和最

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本文編號：2800031