發(fā)布時間：2017-04-03 21:19

  本文關(guān)鍵詞：LTE同步技術(shù)的研究與FPGA實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：LTE (Long Term Evolution)技術(shù)是中國“準(zhǔn)4G技術(shù)”,而由定時誤差引起的符號間干擾(Inter Symbol Interference, ISI)和頻率偏差引起的載波間干擾(Inter Carrier Interference, ICI)都會導(dǎo)致系統(tǒng)性能急劇下降。有沒有準(zhǔn)確可靠的時頻同步?jīng)Q定著正交頻分復(fù)用系統(tǒng)能否正常工作,因此時頻同步技術(shù)的研究對LTE系統(tǒng)具有非常重要的意義。本文首先介紹了LTE同步技術(shù)的研究背景和研究現(xiàn)狀以及一些常用的同步算法,其次仿真比較幾種算法的優(yōu)缺點(diǎn),篩選出最優(yōu)的同步算法,對篩選出的最優(yōu)算法提出一些改進(jìn)。然后,結(jié)合LTE協(xié)議,仿真驗證改進(jìn)的LTE同步算法。最后,重點(diǎn)分析利用物理層同步信道實現(xiàn)下行同步的流程,找出適合LTE系統(tǒng)的同步技術(shù)方案,在FPGA上實現(xiàn),展示最終的結(jié)果,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文的主要研究工作如下：(1)介紹了LTE物理層相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識,其中包括正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division, OFDM)系統(tǒng)同步技術(shù)、LTE數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、多徑信道、資源網(wǎng)格、主同步信號和輔同步信號等,為本文研究LTE同步技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。(2)分析了定時偏差和頻率偏差對OFDM系統(tǒng)性能的影響,研究一些現(xiàn)有的OFDM同步技術(shù)方案,分別從性能和運(yùn)算復(fù)雜度上對比分析不同的盲同步算法以及載波同步算法。(3)根據(jù)LTE協(xié)議,確定適合LTE系統(tǒng)的同步技術(shù)方案。文中首先利用MATLAB對己有的同步算法進(jìn)行仿真驗證,分析各算法的優(yōu)缺點(diǎn),篩選出最優(yōu)同步算法,其次對篩選出的同步算法進(jìn)行改進(jìn),最后，，根據(jù)LTE協(xié)議,確定適合LTE下行OFDM的同步技術(shù)方案。最終本文所用的同步技術(shù)方案為：粗定時同步采用接收到的主同步序列(Primary Synchronization Sepuence, PSS)與本地PSS互相關(guān)算法的改進(jìn)算法來實現(xiàn),利用基于PSS的頻偏估計算法估計小數(shù)倍頻偏和整數(shù)倍頻偏。(4)對LTE下行同步技術(shù)進(jìn)行模塊設(shè)計以及仿真驗證。模塊設(shè)計分別為粗定時模塊、頻偏估計模塊以及頻偏糾正模塊。對每個模塊進(jìn)行MATLAB仿真分析,確定一個完整的LTE系統(tǒng)同步技術(shù)方案。MATLAB仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計的算法能較好的實現(xiàn)LTE系統(tǒng)下行同步。(5)在FPGA平臺上實現(xiàn)LTE同步技術(shù)。FPGA與DSP相比具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：①體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活：②集成度高；③適用范圍寬；④運(yùn)算速度快。所以本文采用FPGA實現(xiàn)LTE下行OFDM系統(tǒng)的同步技術(shù)。最后總結(jié)了本文的主要工作以及所取得的成果,并對整個系統(tǒng)性能進(jìn)行簡要分析,提出文中今后需要改善的地方以及相應(yīng)的改進(jìn)措施。
【關(guān)鍵詞】：LTE OFDM 定時同步 頻偏估計 FPGA實現(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.1.1 課題研究背景10
• 1.1.2 課題研究意義10
• 1.2 LTE同步技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要研究工作12
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第2章 LTE系統(tǒng)同步的理論基礎(chǔ)14-35
• 2.1 OFDM系統(tǒng)技術(shù)介紹14-20
• 2.1.1 OFDM原理14-15
• 2.1.2 OFDM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型15-17
• 2.1.3 保護(hù)間隔以及循環(huán)前綴17-19
• 2.1.4 OFDM系統(tǒng)架構(gòu)19-20
• 2.1.5 OFDM系統(tǒng)的主要特點(diǎn)20
• 2.2 UMTS長期演進(jìn)LTE20-34
• 2.2.1 LTE概念20-21
• 2.2.2 LTE關(guān)鍵技術(shù)21-22
• 2.2.3 LTE數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.4 資源網(wǎng)格和資源塊24-26
• 2.2.5 同步信道26
• 2.2.6 LTE系統(tǒng)中的主同步信號PSS26-31
• 2.2.7 輔同步信號31-33
• 2.2.8 多徑信道33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 OFDM系統(tǒng)中同步技術(shù)的研究與仿真35-50
• 序言35
• 3.1 OFDM系統(tǒng)中4種主要同步35
• 3.2 分析OFDM系統(tǒng)性能受同步偏差的影響35-44
• 3.2.1 仿真分析系統(tǒng)受定時誤差的影響35-40
• 3.2.2 仿真分析載波頻偏對系統(tǒng)的影響40-44
• 3.3 基于訓(xùn)練序列的定時同步算法44-48
• 3.3.1 S&C算法44-45
• 3.3.2 Minn算法45-46
• 3.3.3 Park算法46-47
• 3.3.4 三種定時算法性能比較47-48
• 3.4 載波頻率偏移估計算法48-49
• 3.4.1 Moose PH算法48-49
• 3.4.2 Schmidl and Cox(S&C)算法49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 LTE下行同步技術(shù)的研究及算法設(shè)計50-64
• 4.1 適合LTE系統(tǒng)的粗定時同步方案50-56
• 4.1.1 粗定時同步算法51-54
• 4.1.2 粗定時同步改進(jìn)算法54-55
• 4.1.3 采樣點(diǎn)偏移對粗定時同步的影響55-56
• 4.2 小數(shù)倍頻偏估計56-59
• 4.2.1 小數(shù)倍頻偏估計算法56-59
• 4.2.2 PSS序列對頻偏估計的影響59
• 4.3 整數(shù)倍頻偏估計59-61
• 4.4 頻偏補(bǔ)償模塊61-62
• 4.5 LTE定時同步和頻率同步小結(jié)62-63
• 4.6 LTE同步模塊整體方案設(shè)計63-64
• 第5章 LTE下行OFDM同步技術(shù)的FPGA實現(xiàn)64-73
• 5.1 硬件平臺介紹64-65
• 5.2 開發(fā)工具和仿真工具的介紹65
• 5.2.1 開發(fā)工具65
• 5.2.2 仿真工具65
• 5.2.3 硬件描述語言65
• 5.3 LTE下行OFDM系統(tǒng)模塊設(shè)計65-72
• 5.3.1 定時同步模塊66
• 5.3.2 頻偏估計模塊66-71
• 5.3.3 頻偏糾正模塊71
• 5.3.4 系統(tǒng)資源占用71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-74
• 6.1 論文的工作總結(jié)73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78

  本文關(guān)鍵詞：LTE同步技術(shù)的研究與FPGA實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：284998