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LTE系统中上行信道估计算法研究和多核DSP实现

作　者: 赵婷婷
导　师: 吴伟陵
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 长期演进信道估计参考信号最小均方误差时域插值
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 155次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着用户对各种多媒体业务需求的增加,3GPP提出了长期演进系统(Long Term Evolution, LTE)。LTE系统旨在提高数据传输速率,降低系统时延,增大系统容量和覆盖范围,同时降低运营成本。研究LTE系统的链路级接收技术具有相当重要的意义,而信道估计是其中的重要环节之一。准确的信道估计是进行最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)均衡和软解调的基础,是保证LTE系统传输质量,发挥其优越性的关键。因此本文重点研究LTE系统上行信道估计技术。本文首先讨论了作为无线通信中最重要的挑战的无线信道,分析了无线信道的各种衰落特性扩展特性,探讨了无线信道建模的相关内容,并对LTE系统上行关键技术和接收链路流程设计,进行了简要介绍和论述。接着本文重点研究了基于导频的LTE系统上行信道估计算法。首先介绍了信道估计基本步骤和导频插入方式,然后针对LS/MMSE/基于SVD分解的LMMSE三种基本准则,以及线性插值/时域插值算法分别进行了详细原理论述和系统仿真。得到如下的结论,即LTE系统中的几种信道估计算法中,LS估计性能最差,但是复杂度也最低,MMSE准则下的信道估计性能最优,而复杂度相当高,这两种算法在实际应用中有着重要的比对参考价值。而基于IFFT/FFT的时域插值信道估计算法在性能和复杂度中取得了较好的折中,在实际系统中有较高的应用价值。最后作为另一个重点内容,本文从实现的角度介绍了LTE上行信道估计模块的实现流程,算法实现的DSP平台,并重点对比介绍了基于LS算法和基于MMSE频域插值算法的硬件实现方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 论文研究背景  9-10
  1.2 LTE系统设计指标  10-11
  1.3 信道估计算法研究概况  11-12
  1.4 论文主要内容及安排  12-14
第二章无线信道特性及建模概述  14-27
  2.1 概述  14-15
  2.2 无线信道衰落模型  15-17
    2.2.1 大尺度衰落模型  15
    2.2.2 中尺度衰落模型  15
    2.2.3 小尺度衰落模型  15-17
  2.3 无线衰落信道的主要特性  17-20
    2.3.1 时延扩展与相干带宽  18-19
    2.3.2 多普勒扩展与相干时间  19
    2.3.3 角度扩展与相干距离  19-20
  2.4 无线信道建模  20-26
    2.4.1 平坦瑞利衰落信道  20-22
    2.4.2 频率选择性瑞利衰落信道  22-23
    2.4.3 MIMO信道模型  23-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 LTE系统上行关键技术  27-39
  3.1 LTE系统帧结构与导频  27-30
    3.1.1 TDD帧结构  27-28
    3.1.2 上行参考信号设计  28-30
  3.2 上行多址技术  30-31
  3.3 上行接收关键技术  31-38
    3.3.1 解子帧模块  32-33
    3.3.2 分组FFT模块  33-34
    3.3.3 解资源映射  34-36
    3.3.4 信道估计模块  36
    3.3.5 频域均衡  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章信道估计技术算法研究及仿真  39-54
  4.1 信道估计基本步骤  39-40
  4.2 导频插入方式  40-42
  4.3 信道估计算法  42-45
    4.3.1 LS算法  42-43
    4.3.2 MMSE算法  43-44
    4.3.3 基于SVD分解的LMMSE算法  44-45
  4.4 线性插值算法  45
  4.5 时域插值算法  45-47
  4.6 仿真结果与性能分析  47-53
    4.6.1 实验设定  47-48
    4.6.2 实验结果与分析  48-53
  4.7 本章小结  53-54
第五章信道估计算法的多核DSP实现  54-71
  5.1 多核DSP平台简介  54-57
  5.2 指令规则和浮点定标  57-59
  5.3 信道估计算法实现  59-70
    5.3.1 信道估计频域LS算法实现  59-62
    5.3.2 信道估计基于MMSE频域插值算法实现  62-69
    5.3.3 两种算法实现的性能比较与分析  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 论文总结  71
  6.2 研究展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表的学术论文目录  77

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