本文選題：GNU + Radio　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：長期演進(jìn)項目LTE作為下一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被市場所接受,其主要優(yōu)點有高速率、寬頻譜、低時延等,因此越來越受到研究機(jī)構(gòu)和運營商的重視。本文基于GNU Radio/USRP設(shè)計并實現(xiàn)了LTE的上下行鏈路。本文首先對LTE標(biāo)準(zhǔn)做了簡要概述,重點討論與本文工作相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)細(xì)節(jié),包括信道譯碼、鏈路層的功能、物理層幀格式、物理信道等。其次,基于分層思想,詳細(xì)闡述了LTE的上下行鏈路設(shè)計,具體來說,將LTE上下行鏈路分為TUN/TAP、RLC、MAC和物理層等幾個功能子層分別設(shè)計,其中使用TUN/TAP子層完成IP層與LTE二層/物理層的適配功能,便于支持各種高層業(yè)務(wù);使用RLC子層保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐院陀薪缧?在基站側(cè)的MAC層,設(shè)計了上下行調(diào)度器,用于對上下行信道資源進(jìn)行調(diào)度分配,在終端側(cè)的MAC層,設(shè)計了上行調(diào)度請求和狀態(tài)上報機(jī)制,用于上行數(shù)據(jù)的傳輸控制;在下行鏈路的物理層主要設(shè)計實現(xiàn)了PBCH、PCFICH、PDCCH、PDSCH信道,上行鏈路設(shè)計實現(xiàn)了PUCCH和PUSCH。然后,使用C++在GNU Radio平臺下實現(xiàn)了本文的設(shè)計,重點完成以下幾點內(nèi)容:第一,使用MAX_LOG_MAP譯碼算法完成信道譯碼,并且對分量譯碼器輸出的外信息進(jìn)行了縮放處理,避免了信道置信度值的計算,簡化了譯碼器,高斯白噪聲信道下的仿真表明,在2dB信噪比、1/2碼率條件下,迭代5次誤碼率可達(dá)到10-5;第二,MAC層采用令牌環(huán)技術(shù)實現(xiàn)了上下行鏈路資源的簡單調(diào)度,確定數(shù)據(jù)傳輸過程中使用的碼塊長度、調(diào)制方式、帶寬分配等參數(shù),并使用調(diào)度結(jié)果驅(qū)動上下行鏈路子幀的生成與接收;第三,重點分析了系統(tǒng)運行中的時序控制,為了應(yīng)對軟件運行中的時間抖動,論文設(shè)置了幾個時間裕值來吸收時間抖動,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、長時間運行,并根據(jù)實際測試給出了裕值的設(shè)定范圍。最后,基于實現(xiàn)的上下行鏈路模塊,在Linux中搭建了IP傳輸環(huán)境進(jìn)行了功能和性能測試。首先使用ping命令來測試上下行鏈路的時延,測試表明,ping命令能夠正常工作,往返時延基本穩(wěn)定在135ms左右;其次,使用FTP來測試大業(yè)務(wù)量下的鏈路性能,測試表明,FTP能夠正常工作,在3MHz帶寬無線環(huán)境中,使用16QAM調(diào)制方式,編碼碼率為0.7,可以達(dá)到下行450KBytes/s的文件傳輸速率,與理論分析吻合。
[Abstract]:LTE, a long-term evolution project, has been accepted by the market as the next generation technology standard, and its main advantages are high speed, broadband spectrum, low delay and so on, so it has been paid more and more attention by research institutions and operators. This paper designs and implements the uplink and downlink of LTE based on GNU Radio / USRP. This paper first gives a brief overview of the LTE standard, focusing on the standards and technical details related to this work, including channel decoding, link layer function, physical layer frame format, physical channel and so on. Secondly, based on the idea of layering, the design of LTE uplink and downlink is described in detail. Specifically, the LTE uplink and downlink are divided into several functional sub-layers, such as the functional sub-layer of the TUN-P / TCP RLCO MAC and the physical layer. TUN-tap sub-layer is used to complete the adaptation function between IP layer and LTE layer 2 / physical layer, which is convenient to support various high-level services; RLC sublayer is used to ensure the order and boundedness of data transmission; the MAC layer on the base station side is designed, and an uplink and downlink scheduler is designed. In the MAC layer of terminal side, the uplink scheduling request and status report mechanism are designed to control the transmission of uplink data, and the physical layer of downlink is mainly designed to implement the PBCH-PCFICHH / PDCCH PDSCH channel, which is used for the allocation of uplink and downlink channel resources, and the mechanism of uplink scheduling request and status report is designed for the uplink data transmission control. Uplink design and implementation of PUCCH and PUSCH. Then, using C to implement the design of this paper on GNU Radio platform, the following contents are emphatically completed: first, the channel decoding is accomplished by using MAXL _ LOGMAP decoding algorithm, and the output information of the component decoder is scaled and processed. The calculation of channel confidence value is avoided, and the decoder is simplified. The simulation of Gao Si white noise channel shows that under the condition of 2dB SNR / 1 / 2 bit rate, The second MAC layer uses token ring technology to realize the simple scheduling of upstream and downlink resources, and determines the parameters of block length, modulation mode, bandwidth allocation and so on, which are used in the process of data transmission. The scheduling results are used to drive the generation and reception of subframes in the uplink and downlink. Thirdly, the timing control in the system operation is analyzed. In order to deal with the time jitter in the software operation, several time margin values are set up to absorb the time jitter. The system is stable and running for a long time, and the range of margin is given according to the actual test. Finally, based on the realized uplink and downlink module, the IP transmission environment is built in Linux for function and performance testing. First, the ping command is used to test the delay of the uplink and downlink. The test shows that the ping command can work normally, and the round-trip delay is basically stable at about 135ms. Secondly, the ping is used to test the link performance under the large traffic. The test results show that the FTP can work normally. In the 3MHz bandwidth wireless environment, using 16QAM modulation mode, the coding rate is 0.7, which can achieve the downlink 450 KBytes / s file transfer rate, which is consistent with the theoretical analysis.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2115934