本文關(guān)鍵詞：基于GNU Radio的LTE隨機(jī)接入設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： LTE 隨機(jī)接入 上行定時(shí)同步 GNU Radio

【摘要】：近三十年來(lái),現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展,LTE技術(shù)的商用標(biāo)志著移動(dòng)通信步入4G時(shí)代。LTE通信系統(tǒng)通過(guò)隨機(jī)接入過(guò)程建立上行定時(shí)同步,因此隨機(jī)接入是上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤�。本論文采用軟件定義無(wú)線電技術(shù),基于GNU Radio/USRP軟硬件平臺(tái),在已有LTE通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了LTE隨機(jī)接入過(guò)程。首先,細(xì)致闡述了LTE系統(tǒng)和隨機(jī)接入過(guò)程,主要包括LTE關(guān)鍵技術(shù)、隨機(jī)接入的作用、隨機(jī)接入總體過(guò)程和隨機(jī)接入使用的前導(dǎo)序列時(shí)頻格式等。其次,詳細(xì)討論了非競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入過(guò)程設(shè)計(jì)。第一,結(jié)合LTE標(biāo)準(zhǔn),分別為L(zhǎng)TE基站和終端設(shè)計(jì)了隨機(jī)接入狀態(tài)機(jī),通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制系統(tǒng)各模塊靈活切換工作模式,實(shí)現(xiàn)隨機(jī)接入總體流程;第二,在終端側(cè)生成時(shí)域前導(dǎo)序列,使用補(bǔ)零操作將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的839點(diǎn)IDFT變換為1024點(diǎn)IFFT,進(jìn)而通過(guò)重采樣使隨機(jī)接入子幀的采樣率與普通子幀保持一致,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì);第三,在基站側(cè),首先選用速度更快的頻域互相關(guān)算法產(chǎn)生前導(dǎo)序列的功率時(shí)延譜PDP,然后使用固定門(mén)限檢測(cè)算法或峰均比檢測(cè)算法找出PDP中的峰值位置,從而確定接入終端的初始時(shí)間提前量及身份標(biāo)識(shí)。然后,在GNU Radio/USRP軟硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)接入過(guò)程。第一,根據(jù)隨機(jī)接入流程,實(shí)現(xiàn)了基站下發(fā)配置信息、終端發(fā)送前導(dǎo)序列、基站下發(fā)隨機(jī)接入響應(yīng)、終端發(fā)送SRS信號(hào)四個(gè)步驟,其中最后一步是可選的,其目的是降低隨機(jī)接入耗時(shí),加快系統(tǒng)響應(yīng)速度;第二,基于GNU Radio平臺(tái)的多線程調(diào)度機(jī)制,使用“空調(diào)度+無(wú)效子幀+非法標(biāo)記”的實(shí)現(xiàn)方式,極大地避免了不必要的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo);第三,基于GNU Radio的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn),終端通過(guò)增減其輸出的基帶信號(hào)樣點(diǎn)數(shù)目,來(lái)調(diào)節(jié)子幀發(fā)送時(shí)刻,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上行定時(shí)調(diào)整;第四,基于GNU Radio信號(hào)驅(qū)動(dòng)的流圖機(jī)制,搭建基站側(cè)和終端側(cè)軟硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了可支持隨機(jī)接入的LTE無(wú)線通信實(shí)際系統(tǒng)。最后,在仿真信道和室內(nèi)無(wú)線環(huán)境下對(duì)隨機(jī)接入做了測(cè)試。第一,首先在仿真信道下,通過(guò)虛警率和漏檢率的大量測(cè)試,為峰均比PDP檢測(cè)算法選定了合適的檢測(cè)門(mén)限,進(jìn)而分別在AWGN和多徑仿真信道下驗(yàn)證了其檢測(cè)性能。測(cè)試結(jié)果表明,峰均比PDP檢測(cè)算法在信道信噪比降低5dB的情況下,依然可以達(dá)到與固定門(mén)限檢測(cè)算法相同的正確檢測(cè)概率。第二,在室內(nèi)無(wú)線環(huán)境下對(duì)LTE軟硬件系統(tǒng)做了實(shí)測(cè),通過(guò)人為引入信道時(shí)延,驗(yàn)證初始TA檢測(cè)的準(zhǔn)確性,結(jié)果表明15PRB帶寬下最多存在兩個(gè)樣點(diǎn)的偏差,檢測(cè)較為準(zhǔn)確;此外,驗(yàn)證了本文實(shí)現(xiàn)的隨機(jī)接入可支持的最大往返時(shí)延約為0.1ms,與LTE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的理論值吻合。
【關(guān)鍵詞】：LTE 隨機(jī)接入 上行定時(shí)同步 GNU Radio
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號(hào)對(duì)照表12-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-17
• 第一章 緒論17-21
• 1.1 研究背景17
• 1.2 技術(shù)平臺(tái)17-20
• 1.2.1 GNU Radio18-19
• 1.2.2 USRP19-20
• 1.3 論文主要內(nèi)容的安排20-21
• 第二章 LTE關(guān)鍵技術(shù)與隨機(jī)接入概述21-33
• 2.1 LTE關(guān)鍵技術(shù)21-25
• 2.1.1 OFDM21-22
• 2.1.2 SC-FDMA22-23
• 2.1.3 LTE上行同步過(guò)程23-24
• 2.1.4 隨機(jī)接入的作用和觸發(fā)條件24-25
• 2.2 隨機(jī)接入前導(dǎo)序列25-28
• 2.2.1 前導(dǎo)序列的時(shí)域格式25-27
• 2.2.2 前導(dǎo)序列的頻域格式27-28
• 2.3 非競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入28-31
• 2.4 競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入31-33
• 第三章 隨機(jī)接入設(shè)計(jì)方案33-53
• 3.1 論文工作基礎(chǔ)33-35
• 3.1.1 LTE通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.2 原系統(tǒng)上行定時(shí)同步34-35
• 3.1.3 GNU Radio的兩種數(shù)據(jù)傳輸端口35
• 3.2 隨機(jī)接入的總體設(shè)計(jì)35-41
• 3.2.1 基站側(cè)隨機(jī)接入36-38
• 3.2.2 終端側(cè)隨機(jī)接入38-41
• 3.3 前導(dǎo)序列產(chǎn)生算法41-45
• 3.3.1 基序列的產(chǎn)生41-43
• 3.3.2 基帶信號(hào)的產(chǎn)生43-45
• 3.4 前導(dǎo)序列的檢測(cè)算法45-52
• 3.4.1 產(chǎn)生PDP的兩種方案45-47
• 3.4.2 PDP峰值檢測(cè)47-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于GNU Radio/USRP平臺(tái)的隨機(jī)接入實(shí)現(xiàn)53-67
• 4.1 配置信息下發(fā)53-54
• 4.1.1 設(shè)定隨機(jī)接入配置信息53-54
• 4.1.2 隨機(jī)接入配置信息的封裝54
• 4.2 前導(dǎo)序列發(fā)送和檢測(cè)54-57
• 4.2.1 終端發(fā)送前導(dǎo)序列55-56
• 4.2.2 基站檢測(cè)前導(dǎo)序列56-57
• 4.3 隨機(jī)接入響應(yīng)封裝和接收57-61
• 4.3.1 隨機(jī)接入響應(yīng)封裝57-59
• 4.3.2 隨機(jī)接入響應(yīng)接收59-60
• 4.3.3 調(diào)整上行發(fā)送時(shí)刻60-61
• 4.4 SRS發(fā)送和檢測(cè)61-63
• 4.5 隨機(jī)接入的觸發(fā)63-64
• 4.6 軟件實(shí)現(xiàn)GRC流圖64-67
• 4.6.1 基站側(cè)GRC流圖64-65
• 4.6.2 終端側(cè)GRC流圖65-67
• 第五章 隨機(jī)接入過(guò)程測(cè)試67-81
• 5.1 檢測(cè)算法的性能測(cè)試與門(mén)限選擇67-74
• 5.1.0 測(cè)試環(huán)境67-68
• 5.1.1 參數(shù)配置68
• 5.1.2 測(cè)試內(nèi)容和流程68-69
• 5.1.3 測(cè)試結(jié)果69-74
• 5.2 室內(nèi)無(wú)線環(huán)境測(cè)試74-81
• 5.2.1 前導(dǎo)序列信號(hào)頻譜驗(yàn)證74-75
• 5.2.2 TA檢測(cè)準(zhǔn)確性測(cè)試75-77
• 5.2.3 接入過(guò)程耗時(shí)測(cè)試77-78
• 5.2.4 突發(fā)接入功能驗(yàn)證78-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 作者簡(jiǎn)介89-90

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 黃銅娟;康桂華;齊柏;周文波;;基于LTE的物理隨機(jī)接入信道前導(dǎo)檢測(cè)研究[J];微處理機(jī);2013年05期

2 李曉輝;魏龍飛;黑永強(qiáng);劉乃安;;LTE-A超遠(yuǎn)覆蓋中的隨機(jī)接入前導(dǎo)碼設(shè)計(jì)與性能[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

3 陳發(fā)堂;吳增順;;LTE系統(tǒng)中RACH信號(hào)檢測(cè)算法的研究[J];廣東通信技術(shù);2012年04期

4 侯清蓮;;3G LTE中隨機(jī)接入過(guò)程分析與仿真[J];中國(guó)新通信;2010年09期

5 鄧江;彭大芹;;LTE終端隨機(jī)接入過(guò)程研究及設(shè)計(jì)[J];廣東通信技術(shù);2010年04期

6 陳昌;;LTE隨機(jī)接入流程研究[J];數(shù)字通信;2009年04期

7 陳放;彭大芹;;基于高速移動(dòng)環(huán)境的LTE上行隨機(jī)接入前導(dǎo)序列的生成[J];電子測(cè)試;2009年04期

8 曹瀚文;王文博;;GNU Radio:開(kāi)放的軟件無(wú)線電平臺(tái)[J];電信快報(bào);2007年04期

9 范海波,陳軍,曹志剛;AWGN信道中非恒包絡(luò)信號(hào)SNR估計(jì)算法[J];電子學(xué)報(bào);2002年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 蓋鵬鵬;高速場(chǎng)景下LTE上行物理隨機(jī)接入研究與實(shí)現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2014年

2 張秀麗;LTE隨機(jī)接入過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

3 王天孜;基于GPP的LTE PUCCH和SRS的發(fā)送與接收實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2013年

4 鄭金金;LTE系統(tǒng)上行鏈路隨機(jī)接入的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2011年

5 郭瑾;LTE系統(tǒng)中隨機(jī)接入的研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：876759