發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 00:25

【摘要】：隨著3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)技術(shù)的迅速發(fā)展以及無(wú)線通信技術(shù)的不斷進(jìn)步,作為L(zhǎng)TE上行鏈路中較為關(guān)鍵的一部分,信道估計(jì)與均衡模塊的重要性不言而喻。無(wú)線通信系統(tǒng)的性能主要由無(wú)線信道所決定,信道中產(chǎn)生的衰落會(huì)極大地影響到發(fā)送機(jī)到接收機(jī)之間信息傳播的準(zhǔn)確性。為了在接收端能夠準(zhǔn)確恢復(fù)發(fā)送信號(hào),我們通過(guò)信道估計(jì)與均衡模塊來(lái)降低傳輸中的誤碼率。本文以“基于FPGA開(kāi)發(fā)TD-LTE基站處理系統(tǒng)”的項(xiàng)目為基礎(chǔ),主要對(duì)TD-LTE上行信道的信道估計(jì)與均衡模塊進(jìn)行了基于FPGA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文首先從理論出發(fā),對(duì)LTE系統(tǒng)和FPGA的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,對(duì)無(wú)線信道的物理特性進(jìn)行了闡述,分析了信道衰落的種類與原因。并且重點(diǎn)介紹了LTE物理層的各個(gè)方面,比如OFDM技術(shù)、SC-FDMA技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)以及資源網(wǎng)格等。同時(shí)對(duì)信道估計(jì)與均衡的算法進(jìn)行了matlab仿真比較分析,根據(jù)需求選擇了優(yōu)化的MMSE算法作為實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)與均衡的最終方案。隨后本文從設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā),對(duì)系統(tǒng)中包含的LTE上行鏈路的各個(gè)模塊進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn),并且對(duì)模塊之間的接口功能做了詳盡地解讀。本文采用Xilinx公司的Virtex-6芯片搭建仿真硬件平臺(tái),利用信道中的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)完成對(duì)信道估計(jì)與均衡模塊的實(shí)現(xiàn),使用VHDL硬件邏輯語(yǔ)言進(jìn)行建模,再通過(guò)ISE完成綜合實(shí)現(xiàn)。同時(shí)針對(duì)FPGA硬件資源相對(duì)緊缺的問(wèn)題,本文結(jié)合FPGA硬件實(shí)現(xiàn)上的特點(diǎn)進(jìn)一步地改進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法,比如復(fù)乘器的改進(jìn)、查表插值法計(jì)算、移位長(zhǎng)除法計(jì)算等操作,這些優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅提升了系統(tǒng)的處理速度、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),而且節(jié)省了FPGA寶貴的片上硬件資源。最后,本文通過(guò)使用matlab和modelsim對(duì)LTE上行鏈路系統(tǒng)中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)模塊進(jìn)行功能仿真與性能測(cè)試,并且利用chipscope進(jìn)行板級(jí)測(cè)試,抓取板級(jí)信號(hào)與仿真結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析。分析結(jié)果顯示,整個(gè)信道估計(jì)與均衡系統(tǒng)的功能運(yùn)轉(zhuǎn)正常,不僅可以準(zhǔn)確地恢復(fù)出發(fā)送的原始信號(hào),而且降低了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和功耗。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5;TN791
【圖文】：

TD-LTE 系統(tǒng)中上行信道估計(jì)與均衡在 FPGA 上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)形成陰影區(qū)，引起信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生的緩慢變化，引起衰落。我們把這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)由此產(chǎn)生的衰落又稱為陰影衰落[31]。它反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均變化而產(chǎn)生的損耗。

LTE 系統(tǒng)相比之前的移動(dòng)通信系統(tǒng)，LTE 采用多項(xiàng)更為優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)，一是基于 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的正交頻分復(fù)用技術(shù)，其主要方法是將高速數(shù)據(jù)流拆解為多個(gè)低速的數(shù)據(jù)流，通過(guò)調(diào)制的方法使得到的子載波正交后進(jìn)行傳送。OFDM 技術(shù)能很好地抵抗信道衰落的影響，并且明顯地提高了頻譜利用率;二是運(yùn)用了 MIMO 技術(shù)，充分發(fā)揮了空間資源的作用，提高了系統(tǒng)的容量和頻譜效率;三是使用了鏈路自適應(yīng)技術(shù)，無(wú)論是在調(diào)制、編碼、混合重傳和信道調(diào)度上，性能都有所提升，提高了系統(tǒng)整體的可靠性和效率。2.2.1 LTE 上行鏈路LTE 上行鏈路的基本框圖如圖 2.4 所示。由框圖我們可以看出，接收過(guò)程是發(fā)射過(guò)程的逆過(guò)程，只是在接收端為了完整地恢復(fù)出發(fā)射端的發(fā)送信號(hào)，增加了信道估計(jì)與均衡這兩個(gè)步驟，這也是本文重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)的功能。CRC編碼Turbo編碼信道交織 加擾 調(diào)制 資源映射 IFFT 加CP無(wú)線信道

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文7 所示，該上行資源網(wǎng)格代表了一個(gè)上行時(shí)隙。每個(gè)時(shí)隙中傳輸個(gè)子載波和ULsymbN 個(gè) SC-FDMA 符號(hào)。送帶寬的大小決定了ULRBN的值，并滿足公式：min,U L UL max,ULRB RB RBN N Nmin,ULRBN =6，max,ULRBN =110，分別代表上行鏈路傳輸支持的最小和最

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳木;;淺談FPGA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用[J];電子世界;2015年13期

2 梁堯;周明宇;何麗;;二維MMSE信道估計(jì)算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)[J];通信技術(shù);2014年11期

3 李一杰;周新力;宋斌斌;;OFDM系統(tǒng)中基于DFT的信道估計(jì)方法[J];無(wú)線電工程;2014年04期

4 趙旺興;萬(wàn)群;陳章鑫;;基于OFDM循環(huán)前綴LS信道估計(jì)的構(gòu)造方法[J];通信學(xué)報(bào);2013年03期

5 劉會(huì)鑫;王正韜;;2G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年05期

6 趙然;;LTE標(biāo)準(zhǔn)化及其演進(jìn)路線[J];郵電設(shè)計(jì)技術(shù);2012年01期

7 趙黎;李豪杰;;FSO-OFDM系統(tǒng)的SVD-MMSE信道估計(jì)算法[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

8 李小文;宋海貝;肖壘;;一種基于SVD的LTE系統(tǒng)信道估計(jì)算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2011年09期

9 劉秋平;;3G通信技術(shù)及其應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2010年35期

10 田佳;王一平;;基于FPGA的帶CRC校驗(yàn)的異步串口通信[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年20期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 申京;MIMO-OFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)及信號(hào)檢測(cè)算法的研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

2 郝黎宏;MIMO-FDE系統(tǒng)基于子空間盲信道估計(jì)算法研究[D];電子科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李其昌;大規(guī)模多天線信道測(cè)量及信道衰落特性研究[D];北京交通大學(xué);2017年

2 王寧;無(wú)線信道衰落特性模擬技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[D];北京理工大學(xué);2016年

3 王國(guó)平;通信系統(tǒng)中多普勒頻移估計(jì)的研究[D];電子科技大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2800031