本文關(guān)鍵詞：基于GNU Radio的LTE控制面功能設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著移動通信的快速發(fā)展,人們已經(jīng)進入4G時代;作為4G的核心內(nèi)容,LTE采用了正交頻分復(fù)用、多輸入多輸出、高階調(diào)制方式等多種關(guān)鍵技術(shù),縮短了時延,提高了容量,簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增強了抗干擾能力,極大地提高了無線通信的傳輸速率。在LTE協(xié)議棧中,控制面主要負責(zé)基站到終端的系統(tǒng)消息廣播以及兩者之間的信令交互,其中前者用來配置終端各協(xié)議層的運行參數(shù),后者則用于管理基站和終端之間的邏輯通路,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本論文基于GNU Radio/USRP軟硬件平臺設(shè)計并實現(xiàn)了LTE控制面的部分功能,包括RRC層的功能實現(xiàn)和PDCCH資源分配算法兩大部分。在第一部分工作中,論文詳細闡述了LTE控制面RRC層功能的總體方案和功能實現(xiàn)。終端接收廣播消息,獲取公共無線資源配置參數(shù),然后通過默認建立的SRB0發(fā)送連接建立請求,若收到基站回饋的設(shè)置消息,則向基站發(fā)送連接建立完成消息,建立SRB1,進而通過DRB實現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。然后,使用C++在GNU Radio軟件平臺上實現(xiàn)了控制面的功能,重點完成以下內(nèi)容:第一,采用非對齊壓縮編碼規(guī)范實現(xiàn)了BCCH-BCH、BCCH-DLSCH、PCCH-PCH、UL-CCCH、DL-CCCH、UL-DCCH、DLDCCH等七個RRC消息編譯器并驗證了編譯器的無二義性;第二,設(shè)計了系統(tǒng)消息和尋呼消息調(diào)度模塊,在基于GNU Radio/USRP軟硬件平臺的LTE傳輸系統(tǒng)上實現(xiàn)并驗證了MIB、SIB1、SI消息的廣播、尋呼消息的發(fā)送與接收;第三、設(shè)計了終端RRC層狀態(tài)機,融入了RRC連接建立、重建立、重配置、釋放四個流程。實現(xiàn)了基站和終端之間RRC連接的建立、修改和釋放,并在一些特殊情況下(下行失步、終端發(fā)送連接建立請求丟失等)驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在LTE控制面中,每次發(fā)送系統(tǒng)消息、尋呼消息和連接控制信令都會產(chǎn)生下行控制信息;用戶面中,每次發(fā)送用戶數(shù)據(jù),也會產(chǎn)生下行控制信息。每個下行控制信息都會產(chǎn)生一路PDCCH信道,根據(jù)聚合等級的不同占據(jù)不同大小的控制區(qū)資源。為了更加合理充分的利用每子幀控制區(qū)資源,作為本文第二部分工作,重點研究了PDCCH資源分配算法。傳統(tǒng)的PDCCH資源分配算法分配各PDCCH信道聚合等級時存在占用控制區(qū)寬度大、復(fù)雜度高等缺點,本論文基于倒排、初始分配、再調(diào)整三個策略提出了改進算法;通過倒排策略避免了各PDCCH信道之間空置的CCE資源,通過初始分配策略達到最小化控制區(qū)寬度的目的,通過再調(diào)整策略保證了只需遍歷一次即可為所有PDCCH信道分配聚合等級。測試結(jié)果表明,相對傳統(tǒng)算法來說,改進算法可以減小控制區(qū)寬度,降低分配算法的復(fù)雜度。
【關(guān)鍵詞】：LTE 控制面 RRC PDCCH
【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】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-17
• 第一章 緒論17-23
• 1.1 論文研究背景17-19
• 1.2 技術(shù)平臺19-20
• 1.2.1 軟件平臺19-20
• 1.2.2 硬件平臺20
• 1.3 論文工作和章節(jié)安排20-23
• 第二章 LTE控制面概述23-33
• 2.1 LTE協(xié)議棧23-24
• 2.2 RRC層簡介24-25
• 2.3 RRC狀態(tài)25-26
• 2.4 無線承載26-27
• 2.5 ASN.1 語法及UPER編碼規(guī)范介紹27-30
• 2.6 邏輯信道、傳輸信道、物理信道介紹及映射關(guān)系30-33
• 第三章 控制面總體方案33-51
• 3.1 整體方案34-37
• 3.2 RRC消息編譯器的設(shè)計37-38
• 3.3 系統(tǒng)消息廣播流程38-41
• 3.3.1 系統(tǒng)消息調(diào)度38-39
• 3.3.2 MIB的廣播流程39-40
• 3.3.3 系統(tǒng)信息的廣播流程40-41
• 3.4 尋呼流程41-42
• 3.5 連接控制設(shè)計42-49
• 3.5.1 連接控制狀態(tài)機設(shè)計43-44
• 3.5.2 連接控制總體流程44-45
• 3.5.3 連接控制四個子流程設(shè)計45-49
• 3.5.4 計時器機制49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 控制面功能實現(xiàn)51-71
• 4.1 RRC編譯器的實現(xiàn)和驗證51-56
• 4.1.1 RRC編譯器的實現(xiàn)51-54
• 4.1.2 RRC編譯器的驗證54-56
• 4.2 系統(tǒng)消息廣播實現(xiàn)56-64
• 4.2.1 GNU Radio界面參數(shù)配置實現(xiàn)56
• 4.2.2 系統(tǒng)消息廣播調(diào)度的實現(xiàn)56-59
• 4.2.3 系統(tǒng)消息廣播的驗證59-64
• 4.3 連接控制的實現(xiàn)64-70
• 4.3.1 RRC信令收發(fā)流程實現(xiàn)64-66
• 4.3.2 信令交互實現(xiàn)66-67
• 4.3.3 RRC連接釋放機制67-68
• 4.3.4 連接控制功能驗證68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 PDCCH資源分配算法71-85
• 5.1 PDCCH信道介紹71-73
• 5.2 CCE聚合等級對PDCCH信道影響73-76
• 5.2.1 CCE聚合簡介73-74
• 5.2.2 CCE聚合等級對PDCCH性能影響測試74-76
• 5.3 PDCCH資源分配算法76-85
• 5.3.1 PDCCH資源分配改進算法基礎(chǔ)77-80
• 5.3.2 改進算法與傳統(tǒng)算法描述80-81
• 5.3.3 改進算法和傳統(tǒng)算法結(jié)果對比81-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 工作總結(jié)85
• 6.2 展望85-87
• 參考文獻87-89
• 致謝89-91
• 作者簡介91-92

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本文編號：828352