本文關(guān)鍵詞： LTE-A OFDMA 小區(qū)搜索 同步　出處：《電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：作為主流的4G技術(shù),在無線通信領(lǐng)域,LTE-A一直是熱點(diǎn)研究對(duì)象。LTE-A以O(shè)FDMA為多址技術(shù),而OFDM符號(hào)載波間的正交性對(duì)定時(shí)以及頻率的偏差相當(dāng)敏感,精確的時(shí)間和頻率同步對(duì)LTE接收性能有著重要的意義。由于所處的環(huán)境復(fù)雜多變,加上終端的移動(dòng)性,使得同步的情況也是實(shí)時(shí)變化。為了保持同步的正確性,實(shí)時(shí)的對(duì)同步進(jìn)行跟蹤,保持終端與基站的同步也是很有必要的。本文主要研究LTE-A下行同步技術(shù),包括了初始的小區(qū)搜索以及后續(xù)的實(shí)時(shí)同步跟蹤,針對(duì)下行同步各個(gè)過程的特點(diǎn)和要求,設(shè)計(jì)了合適的實(shí)現(xiàn)方案,在達(dá)到性能的前提下,盡量的減少資源的消耗,下面為本文的主要論述內(nèi)容:1.首先介紹了LTE-A物理層的相關(guān)內(nèi)容,包括LTE-A的幀格式,OFDM原理,以及同步中使用到的同步信號(hào)和小區(qū)參考信號(hào)。最后對(duì)無線信道的相關(guān)概念做了介紹。2.定量地分析了定時(shí)和頻率的偏差的影響,根據(jù)定量分析定時(shí)偏差要求在同步跟蹤以后在8個(gè)采樣點(diǎn)以內(nèi),頻率偏差的均方誤差在0.01%以內(nèi)。然后介紹了PSS信號(hào)與SSS信號(hào)的檢測(cè)方法,最后對(duì)適用于LTE-A的主要的同步算法進(jìn)行介紹和簡(jiǎn)單的分析,包括時(shí)間和載波同步。3.設(shè)計(jì)了小區(qū)搜索方案,其中PSS信號(hào)檢測(cè)采用本地序列相關(guān)的算法,在SSS信號(hào)檢測(cè)前加入了信道估計(jì)和均衡,同時(shí)對(duì)均衡后的SSS信號(hào)進(jìn)行了符號(hào)量化,從而提高了檢測(cè)性能,降低了資源的消耗。對(duì)LTE-A同步的各個(gè)算法進(jìn)行了仿真分析,針對(duì)實(shí)時(shí)同步對(duì)精度要求高的特點(diǎn),選擇了基于信道估計(jì)的同步算法。同時(shí)結(jié)合算法本身與LTE系統(tǒng)的特點(diǎn),對(duì)定時(shí)跟蹤算法進(jìn)行了改進(jìn),降低了資源的消耗。最后對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了Matlab仿真,對(duì)于初始同步,在2dB即可以達(dá)到90%的檢測(cè)正確率,對(duì)于同步跟蹤在-2dB左右即可以達(dá)到90%以上的定時(shí)同步正確率,同時(shí)頻率偏差的均方誤差小于0.01%。4.最后對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了定點(diǎn)仿真以及RTL級(jí)設(shè)計(jì),通過Modelsim軟件驗(yàn)證了電路功能的正確性,同時(shí)用軟件工具進(jìn)行了綜合以及時(shí)序分析,電路的工作頻率可以達(dá)到200MHz,初始同步最壞情況可以在6ms內(nèi)完成,實(shí)時(shí)同步可以滿足1ms的實(shí)時(shí)性要求。用Xilinx公司的Virtex 6開發(fā)板進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明了電路的正確性,并且性能可以達(dá)到預(yù)期要求。
[Abstract]:As the mainstream 4G technology, LTE-A has been a hot research object in wireless communication field. LTE-A takes OFDMA as the multiple access technology. The orthogonality between OFDM symbols is sensitive to timing and frequency deviation. Precise time and frequency synchronization is of great significance to the performance of LTE receiver. Because of the complexity of the environment and the mobility of the terminal, the synchronization is also a real-time change. It is also necessary to keep the synchronization between the terminal and the base station in real time. This paper mainly studies the LTE-A downlink synchronization technology, including the initial cell search and subsequent real-time synchronization tracking. According to the characteristics and requirements of each process of downlink synchronization, a suitable implementation scheme is designed to reduce the consumption of resources under the premise of achieving performance. The following is the main content of this paper: 1. Firstly, the related contents of LTE-A physical layer are introduced. It includes the frame format of LTE-A and the synchronization signal and cell reference signal used in synchronization. Finally, the related concepts of wireless channel are introduced. The influence of timing and frequency deviation is analyzed quantitatively. According to the requirement of quantitative analysis, the timing deviation is within 8 sampling points after synchronous tracking, and the mean square error of frequency deviation is less than 0.01%. Then, the detection method of PSS signal and SSS signal is introduced. Finally, the main synchronization algorithms suitable for LTE-A are introduced and analyzed, including time and carrier synchronization. 3. Cell search scheme is designed, in which local sequence correlation algorithm is used for PSS signal detection. The channel estimation and equalization are added before the detection of SSS signal, and the symbol quantization of the equalized SSS signal is carried out at the same time, which improves the detection performance and reduces the consumption of resources. The simulation analysis of each algorithm of LTE-A synchronization is carried out. Aiming at the high precision requirement of real-time synchronization, the synchronization algorithm based on channel estimation is selected, and the timing tracking algorithm is improved by combining the characteristics of the algorithm itself and the LTE system. Finally, the Matlab simulation of the designed scheme is carried out. For initial synchronization, the detection accuracy is 90% at 2dB, and the correct rate of timing synchronization is more than 90% for synchronization tracking at -2dB. At the same time, the mean square error of frequency deviation is less than 0.01. 4. At last, the fixed point simulation and RTL level design of the designed scheme are carried out. The correctness of the circuit function is verified by the Modelsim software. At the same time, the software tools are used to synthesize and analyze the timing of the circuit. The working frequency of the circuit can reach 200MHz, the worst case of initial synchronization can be completed in 6ms, and the real-time synchronization can meet the real-time requirement of 1ms. The test results are verified by the Virtex 6 development board of Xilinx Company. The test results show that the circuit is correct. And the performance can meet the expected requirements.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1502236