【摘要】：長期演進(Long Term Evolution,LTE)是為移動設(shè)備和數(shù)據(jù)終端的高速無線通信而制定的標準,由第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)負責(zé)整個標準化工作。LTE采用了正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)和多輸入多輸出技術(shù)(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)提升了頻譜利用率,提高了數(shù)據(jù)速率,改善了通信質(zhì)量。同時LTE支持多種帶寬配置,頻譜分配更加靈活,系統(tǒng)容量也有了顯著的提升。采用全IP化和網(wǎng)絡(luò)扁平化等方式實現(xiàn)無縫靈活地支持高速多媒體業(yè)務(wù),從而降低了系統(tǒng)整體時延,縮減了進行網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)備維護的成本。論文首先研究了 LTE多模(TDDLTE和FDDLTE)基站中的上下行物理層相關(guān)技術(shù)。其中,重點研究了 LTE物理層小區(qū)搜索及信道估計的理論與實現(xiàn)方法,并進行了仿真驗證。在信道估計方面,現(xiàn)有的加窗DFT變換域估計算法存在復(fù)雜度較高以及時延較大的問題。為解決這一問題,本文提出一種有記憶功能的能量占比窗方法;該方法利用前一時刻的窗長值來縮小當(dāng)前時刻窗長估計的范圍。仿真驗證,該方法在保證不犧牲信道估計質(zhì)量的前提下,能夠降低系統(tǒng)處理時延。然后,本論文在DSP平臺上實現(xiàn)了上下行所有物理層及其關(guān)鍵技術(shù)。通過本文在C/C++語言、內(nèi)部精簡指令以及匯編語言三個層面的優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果顯示優(yōu)化后的程序運行效率是優(yōu)化前程序的12倍以上,從而極大地提升了系統(tǒng)運行速度及單位時間內(nèi)的系統(tǒng)容量。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

１）傳輸速率有了較大提升，其峰值速率上下行分別為５０Ｍｂｐｓ和１０２）峰值頻譜效率有了很大的提高，下行５ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ，上行２．５ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ３）可靈活配置系統(tǒng)帶寬，能支持１．２５ＭＨｚ－２０ＭＨｚ間多種帶寬配置４）降低了連接和傳輸時延，用戶平面時延＜１０ｍｓ，連接建立時延＜１５）能夠在不改變基站位置相的情況下提高邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)速率。逡逑６）引入了分組數(shù)據(jù)傳輸和全ＩＰ化架構(gòu)，有利于對突發(fā)性業(yè)務(wù)的支７）引入了邋Ｑｏｓ機制，有利于保障實時業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。逡逑邐ＬＴＥ的核心技術(shù)逡逑ＦＤＭ技術(shù)簡介：逡逑交頻分復(fù)用ＯＦＤＭ作為一種高效的多載波傳輸方式，它既是一方式，也是一種特殊的復(fù)用技術(shù)。其主要思想是：將一路高速串行變換成低速多路并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，并調(diào)制到多個正交的子信道上通頻分復(fù)用和正交頻分復(fù)用的原理如下圖１－１所示：逡逑Ａ邋Ａ邋Ａ邋Ａ邋Ａ邋Ａ邋Ａ逡逑

來抵御各種信道衰落，因此可以采用更高階的調(diào)制方式來提升信道容量；第二種逡逑是采用空間復(fù)用技術(shù)，將串行數(shù)據(jù)流通過多根天線并行發(fā)送出去。ＭＩＭＯ天線陣逡逑列收發(fā)機制如下圖１－２所示逡逑——邋Ｈ邋＾邋——逡逑空邐Ｘ２Ｙ＾＞＜＾邋Ｔｙ２邐空逡逑—Ｉ邐ｉ邋＾逡逑圖１－２邋ＭＩＭＯ天線陣列逡逑采用空間分集的優(yōu)點有：可以獲得相對穩(wěn)定的信號，可通過分集增益提高信逡逑噪比。空間分集可以分為發(fā)送分集和接收分集。發(fā)送分集是指在發(fā)送端使用多天逡逑線發(fā)送相同的信息，在接收端進行接收合并獲得高信噪比。接收分集是指用多根逡逑天線接收來自同一信號的不同信道傳輸?shù)亩鄠�副本，由于這些信道幾乎不可能同逡逑時處于深衰落情況，任意時刻接收端都能保證至少收到一個足夠強度的信號，從逡逑而提高了接收信號的信噪比。逡逑采用空間復(fù)用的優(yōu)點有：可以提高數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率�？臻g復(fù)用是將高逡逑速串行數(shù)據(jù)變成幾個低速并行數(shù)據(jù)傳輸，可以在單天線數(shù)據(jù)速率不變的情況下提逡逑升系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率。由于各發(fā)射信號占用的是相同的頻譜，并未增加帶寬，因逡逑此頻譜利用率也是成倍增加。逡逑１．３系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)定逡逑雖然本課題在實現(xiàn)ＬＴＥ基站時，要求能夠?qū)崿F(xiàn)多模、多頻帶，以及不同系統(tǒng)逡逑參數(shù)下的多種設(shè)計。但是為了有利于本論文的仿真與實現(xiàn)設(shè)計

圖２－１邋ＦＤＤ物理層幀結(jié)構(gòu)⑴逡逑對時分雙工ＴＤＤ而言，上下行同在一個頻段傳輸，只是對傳輸?shù)臅r間分片，逡逑因此ＴＤＤ的幀結(jié)構(gòu)相比ＦＤＤ的幀結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些。如下圖２－２所示，逡逑無？７＞邋＝邋３０７２００７？，叫邋０邋ｍｓ逡逑半袖．１５３６００７；邋－邋５邋ｍｓ逡逑Ｂｔ？．邐．＊＂＾￣＊＊￣￣邐邐邐逡逑＾￡１５３６０７，邐■邐ＳＤ’２０Ｔ．邐，逡逑子子４＊２邐子柏弓邐子幀＝？！邐子岕＊５邐子楨＝７邐子幀＝８邐子逡逑邐邐邋Ｉ邐｜邐邐｜邐邐｜邐邐！邐丨邋‘邐＊邐邐｜邐邐！邐｜邐逡逑．子一．Ｍ邋＼邐／邋Ｉ邋＼逡逑Ｉ＾ｖＰＴＳ邋ＧＰ邋ＵｐＰＴＳ邐Ｄ＼ｖＰＴＳ邋ＧＰ邋ＵｐＰＴＳ逡逑圖２－２邋ＴＤＤ物理層幀結(jié)構(gòu)Ｍ逡逑ＴＤＤ的幀結(jié)構(gòu)Ｔｙｐｅ２由１０個子幀構(gòu)成。ＴＤ－ＬＴＥ既支持５ｍｓ的上下行切換逡逑周期，也支持ｌ0ｍｓ的切換周期。如果選擇的上下行切換周期為５ｍｓ模式，那么逡逑前后兩個半幀都會有特殊子幀存；如果選擇的上下行切換周期為５ｍｓ模式，那逡逑么只會有第一個半幀有特殊子幀。協(xié)議規(guī)定子幀０和子幀５以及下行導(dǎo)頻時隙逡逑（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ邋Ｐｉｌｏｔ邋ＴｉｍｅＳｌｏｔ，ＤｗＰＴＳ）只用來進行下行傳輸，上行導(dǎo)頻時隙（Ｕｐｌｉｎｋ逡逑Ｐｉｌｏｔ邋ＴｉｍｅＳｌｏｔ，ＵｐＰＴＳ）和緊跟于特殊子頓后的子巾貞專用于上行傳輸。特殊子頓分逡逑為ＤｗＰＴＳ，保護間隔（Ｇｕａｒｄ邋Ｐｅｒｉｏｄ，邋ＧＰ），邋ＵｐＰＴＳ，這三個特殊片段的時間長逡逑度是可配的

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