本文關鍵詞：基于C-RAN架構(gòu)的PRACH接收端的研究與FPGA實現(xiàn)

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【摘要】：高投入、高能耗、低利用率的無線接入網(wǎng)已經(jīng)受到了巨大的挑戰(zhàn),移動運營商必須找到低成本的方法為用戶提供無線業(yè)務。集中式,協(xié)作式,實時云式的綠色無線接入網(wǎng)(C-RAN)能有效減少開支,提高用戶的容量,滿足未來無線接入網(wǎng)的需求,是未來無線接入網(wǎng)發(fā)展的方向。隨機接入作為用戶網(wǎng)絡接入的首要步驟,對C-RAN架構(gòu)的有效實施起著關鍵的作用。本論文首先研究了C-RAN的總體架構(gòu),包括C-RAN架構(gòu)下的數(shù)字前端的總體方案。數(shù)字前端系統(tǒng)包含了PRACH信道接收端的處理,并且要求鏈路的時鐘頻率為250MHz,單天線的吞吐率為8Gbps,延時小于1ms,支持5MHz、10MHz、20MHz帶寬。分析了LTE中PRACH信道的作用與物理層信道結(jié)構(gòu),包括前導序列的格式、時頻域結(jié)構(gòu)、資源配置方式。其次對PRACH接收端的關鍵算法進行了分析,包括前導接收方案和檢測方案,并且比較了前導接收方案中的直接FFT算法和時域降采樣濾波算法的復雜度。在Matlab平臺上搭建了PRACH信道發(fā)送端和接收端的浮點仿真模型,對直接FFT算法和時域濾波降采樣算法進行浮點仿真,比較檢測概率是否滿足協(xié)議的要求。在Matlab平臺上對時域濾波和降采樣算法的兩種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)進行了定點仿真,評估了這兩種結(jié)構(gòu)在FPGA上實現(xiàn)后的定點誤差,定點誤差在410?左右。最后基于C-RAN數(shù)字前端PRACH接收端的處理過程,設計了PRACH接收端的整體框架,并對各個子模塊的電路進行了詳細設計,特別是對濾波模塊的兩種結(jié)構(gòu)進行設計,分析了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。驗證每個子模塊的邏輯功能的正確性,并且分析了PRACH接收端的資源消耗和性能指標,最后在FPGA板卡上進行了板級測試。PRACH接收端靜態(tài)時序分析后的最大的時鐘頻率為298.15MHz,單天線的吞吐率為9.54Gbps,處理延時為0.527ms,遠遠小于1ms,支持5MHz、10MHz、20MHz帶寬,滿足了C-RAN數(shù)字前端實時性的要求。
【關鍵詞】：C-RAN 物理層隨機接入信道 降采樣濾波 現(xiàn)場可編程門陣列
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN925.93;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 縮略詞表14-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 C-RAN研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 LTE演進及其關鍵技術18-20
• 1.2.3 物理層隨機接入信道簡介20-21
• 1.3 本文內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 C-RAN架構(gòu)及PRACH信道概述23-37
• 2.1 C-RAN架構(gòu)23-26
• 2.1.1 C-RAN系統(tǒng)總體架構(gòu)23-24
• 2.1.2 基于C-RAN的數(shù)字前端框架24
• 2.1.3 數(shù)字前端PRACH接收端處理過程24-26
• 2.2 PRACH信道概述26-36
• 2.2.1 隨機接入作用與過程27-29
• 2.2.2 隨機接入物理層信道結(jié)構(gòu)29-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第三章 PRACH接收端關鍵算法研究與仿真37-50
• 3.1 PRACH前導接收方案37-41
• 3.1.1 直接FFT算法37-38
• 3.1.2 時域濾波和降采樣算法38-40
• 3.1.3 PRACH前導接收方案比較40-41
• 3.2 PRACH檢測方案41-42
• 3.3 PRACH接收端關鍵算法設計與仿真42-48
• 3.3.1 PRACH前導接收算法浮點仿真與分析45-46
• 3.3.2 時域濾波和降采樣算法定點仿真與分析46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 基于C-RAN數(shù)字前端PRACH接收端的電路設計與FPGA實現(xiàn)50-67
• 4.1 FPGA設計流程、設計平臺及仿真方案50-52
• 4.1.1 FPGA設計流程50-51
• 4.1.2 軟硬件平臺51
• 4.1.3 功能仿真方案51-52
• 4.2 基于C-RAN的PRACH接收端的整體框架設計52-53
• 4.3 模塊的設計與實現(xiàn)53-65
• 4.3.1 CP去除模塊設計與實現(xiàn)54-55
• 4.3.2 頻移模塊設計與實現(xiàn)55-57
• 4.3.3 AGC模塊設計與實現(xiàn)57-59
• 4.3.4 濾波模塊設計與實現(xiàn)59-63
• 4.3.5 RB選擇模塊設計與實現(xiàn)63-65
• 4.4 PRACH接收端鏈路的功能仿真65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 PRACH接收端的驗證與測試67-73
• 5.1 驗證與測試方案設計67-68
• 5.2 資源消耗和性能指標68-69
• 5.3 PRACH接收端的驗證結(jié)果與分析69-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 工作總結(jié)73
• 6.2 進一步研究展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 個人簡歷及攻讀碩士學位期間取得的成果79-80

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