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)研究對象。LTE-A以O(shè)FDMA為多址技術(shù),而OFDM符號載波間的正交性對定時以及頻率的偏差相當(dāng)敏感,精確的時間和頻率同步對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,加上終端的移動性,使得同步的情況也是實時變化。為了保持同步的正確性,實時的對同步進(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)的實時同步跟蹤,針對下行同步各個過程的特點(diǎn)和要求,設(shè)計了合適的實現(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和小區(qū)參考信號。最后對無線信道的相關(guān)概念做了介紹。2.定量地分析了定時和頻率的偏差的影響,根據(jù)定量分析定時偏差要求在同步跟蹤以后在8個采樣點(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信號與SSS信號的檢測方法,最后對適用于LTE-A的主要的同步算法進(jìn)行介紹和簡單的分析,包括時間和載波同步。3.設(shè)計了小區(qū)搜索方案,其中PSS信號檢測采用本地序列相關(guān)的算法,在SSS信號檢測前加入了信道估計和均衡,同時對均衡后的SSS信號進(jìn)行了符號量化,從而提高了檢測性能,降低了資源的消耗。對LTE-A同步的各個算法進(jìn)行了仿真分析,針對實時同步對精度要求高的特點(diǎn),選擇了基于信道估計的同步算法。同時結(jié)合算法本身與LTE系統(tǒng)的特點(diǎn),對定時跟蹤算法進(jìn)行了改進(jìn),降低了資源的消耗。最后對設(shè)計的方案進(jìn)行了Matlab仿真,對于初始同步,在2dB即可以達(dá)到90%的檢測正確率,對于同步跟蹤在-2dB左右即可以達(dá)到90%以上的定時同步正確率,同時頻率偏差的均方誤差小于0.01%。4.最后對設(shè)計的方案進(jìn)行了定點(diǎn)仿真以及RTL級設(shè)計,通過Modelsim軟件驗證了電路功能的正確性,同時用軟件工具進(jìn)行了綜合以及時序分析,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,實時同步可以滿足1ms的實時性要求。用Xilinx公司的Virtex 6開發(fā)板進(jìn)行測試驗證。測試結(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1502236