發(fā)布時間：2017-09-19 07:08

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的TD-LTE基帶數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 基帶 正交頻分復用 同步 調(diào)制解調(diào) FPGA

【摘要】：在4G網(wǎng)絡(luò)全面普及的今天,TD-LTE標準正在日益完善和成熟。隨著市場需求不斷增長,芯片廠商對LTE相關(guān)芯片大規(guī)模生產(chǎn)與驗證的效率要求日益提高。建立支持TD-LTE芯片的基帶數(shù)據(jù)解調(diào)平臺,解決芯片設(shè)計驗證過程中所面臨的射頻、矢量調(diào)制、解調(diào)信號質(zhì)量分析等問題,顯得尤為重要。論文針對TD-LTE物理層數(shù)據(jù)處理流程,實現(xiàn)了一種基于FPGA的TD-LTE基帶數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)。論文實現(xiàn)的解調(diào)系統(tǒng)主要由AD采集模塊、FPGA基帶處理基板和系統(tǒng)控制上位機構(gòu)成,AD模塊負責從輸入端采集數(shù)據(jù),FPGA基板負責正交頻分復用(OFDM)符號同步、FFT解調(diào)、硬解調(diào)和Viterbi譯碼等解調(diào)運算的實現(xiàn),上位機負責實現(xiàn)協(xié)調(diào)解調(diào)系統(tǒng)參數(shù)配置,并對解調(diào)結(jié)果的參數(shù)進行計算。在OFDM符號同步環(huán)節(jié),經(jīng)典Park算法存在低信噪比環(huán)境下的定時模糊問題。論文針對Park算法易產(chǎn)生較大副峰的弊端,對經(jīng)典Park算法作出了改進。論文在Park算法基礎(chǔ)上構(gòu)造了新的訓練序列和度量函數(shù),使兩者相關(guān)運算結(jié)果在保持尖銳的波峰和較低的旁瓣條件下產(chǎn)生兩個主峰,然后通過選取兩個主峰中點的方式確定同步位置。這種方法有效地解決了Park算法在低信噪比環(huán)境下副峰過大易造成誤判的問題。論文在Matlab中對兩種方法不同信噪比條件下進行了仿真分析,驗證了改進方法在低信噪比環(huán)境下的準確性。論文使用Keysight矢量信號源和其配套Matlab工具箱產(chǎn)生標準LTE測試信號。結(jié)果表明,本系統(tǒng)對于四種調(diào)制方式的EVM計算結(jié)果相比Keysight89600解調(diào)軟件偏差在10%以內(nèi)。對于1200個調(diào)制方式為QAM64的子載波OFDM解調(diào)(對應(yīng)FFT點數(shù)為2048),其一幀的最大處理時長小于1 ms。通過信號源模擬PDSCH信道的2048000個符號的QAM64信號,并分析系統(tǒng)在信噪比10-20dB的誤碼率曲線,可得系統(tǒng)在SNR=20dB條件下誤碼率小于10-6。通過在1dB≤SNR≤5dB的條件下的定時同步誤差分析(定時偏差0.5個符號),可得改進的定時同步算法在低信噪比狀態(tài)下具有比經(jīng)典Park定時同步算法更優(yōu)的性能。經(jīng)驗證系統(tǒng)可以滿足LTE基帶數(shù)據(jù)的解調(diào)要求,具有較強的擴展性,在TD-LTE芯片的設(shè)計和驗證領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：基帶 正交頻分復用 同步 調(diào)制解調(diào) FPGA
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 主要內(nèi)容及設(shè)計指標12
• 1.3.1 主要內(nèi)容12
• 1.3.2 設(shè)計要求和指標12
• 1.4 論文工作內(nèi)容安排12-14
• 第二章 TD-LTE相關(guān)技術(shù)原理14-28
• 2.1 TD-LTE物理層過程14-15
• 2.1.1 LTE的兩種幀結(jié)構(gòu)14
• 2.1.2 物理信道處理流程14-15
• 2.2 OFDM系統(tǒng)基本概念15-22
• 2.2.1 串并轉(zhuǎn)換16
• 2.2.2 子載波調(diào)制16-19
• 2.2.3 保護間隔與循環(huán)前綴19-20
• 2.2.4 OFDM系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)和關(guān)鍵技術(shù)20-22
• 2.3 OFDM系統(tǒng)中的同步技術(shù)22-27
• 2.3.1 OFDM系統(tǒng)的同步要求22-23
• 2.3.2 定時同步偏差對OFDM系統(tǒng)的影響23-25
• 2.3.3 經(jīng)典符號定時同步算法存在的問題25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 TD-LTE解調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計與驗證28-52
• 3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計28-30
• 3.1.1 需求分析28
• 3.1.2 提高定時準確度的思路分析28-29
• 3.1.3 總體方案設(shè)計29-30
• 3.2 OFDM同步模塊設(shè)計與改進30-35
• 3.2.1 符號定時同步模塊原理30-31
• 3.2.2 經(jīng)典Park定時同步算法的仿真分析31-32
• 3.2.3 基于Park符號同步算法的改進32-35
• 3.3 FFT的實現(xiàn)與驗證35-38
• 3.3.1 FFT實現(xiàn)的基本算法35-36
• 3.3.2 加入循環(huán)前綴的FFT仿真驗證36-38
• 3.4 硬解調(diào)模塊的實現(xiàn)與驗證38-46
• 3.4.1 硬解調(diào)基本原理與仿真驗證38-44
• 3.4.2 參考成型濾波器原理與仿真對比44-46
• 3.5 信道譯碼的實現(xiàn)與驗證46-48
• 3.5.1 Viterbi譯碼的基本思想47
• 3.5.2 Viterbi譯碼的仿真與驗證47-48
• 3.6 系統(tǒng)解調(diào)仿真結(jié)果48-50
• 3.7 本章小結(jié)50-52
• 第四章 TD-LTE基帶解調(diào)系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)52-68
• 4.1 OFDM同步模塊硬件實現(xiàn)52-54
• 4.2 FFT模塊的設(shè)計與實現(xiàn)54-57
• 4.2.1 FFT IP核的調(diào)用54-56
• 4.2.2 FFT變換的FPGA時序分析56-57
• 4.3 硬解調(diào)模塊的FPGA實現(xiàn)57-61
• 4.3.1 升余弦參考濾波器的驗證分析57-58
• 4.3.2 四種調(diào)制方式的解調(diào)分析58-61
• 4.4 Viterbi譯碼的FPGA實現(xiàn)61-62
• 4.5 解調(diào)系統(tǒng)通信鏈路實現(xiàn)62-66
• 4.5.1 上下位機的控制協(xié)議62-64
• 4.5.2 上位機功能設(shè)計64-66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 第五章 TD-LTE解調(diào)系統(tǒng)環(huán)境搭建與系統(tǒng)測試68-74
• 5.1 環(huán)境搭建68-69
• 5.2 解調(diào)系統(tǒng)性能測試69-73
• 5.2.1 上位機軟件配置流程69
• 5.2.2 系統(tǒng)指標測試69-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文82

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本文編號：880216