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LTE系统中基带DAGC的应用研究及FPGA实现

作　者: 刘川
导　师: 杨万麟
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 长期演进 正交频分复用 数字自动增益控制 FPGA实现
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 306次
引　用: 1次
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内容摘要


当今,移动通信正处于向第四代通信系统发展的阶段,OFDM技术作为第四代数字移动通信(4G)系统的关键技术之一,被包括LTE在内的众多准4G协议所采用。IDFT/DFT作为OFDM系统中的关键功能模块,其精度对基带解调性能产生着重大的影响,尤其对LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。为了使定点化IDFT/DFT达到较好的性能,本文采用数字自动增益控制(DAGC)技术,以解决过大输入信号动态范围所造成的IDFT/DFT输出信噪比(SNR)恶化问题。首先,本文简单介绍了较为成熟的AAGC(模拟AGC)技术,并重点关注近年来为了改善其性能而兴起的数字化AGC技术,它们主要用于压缩ADC输入动态范围以防止其饱和。针对基带处理中具有累加特性的定点化IDFT/DFT技术,进一步分析了AAGC技术和基带DAGC在实施对象,实现方法等上的异同点,指出了基带DAGC的必要性。其次,根据LTE协议,搭建了从调制到解调的基带PUSCH处理链路,并针对基于DFT的信道估计方法的缺点,使用简单的两点替换实现了优化,通过高斯信道下的MATLAB仿真,证明其可以达到理想效果。仿真结果还表明,在不考虑同步问题的高斯信道下,本文所搭建的基带处理链路,采用64QAM进行调制,也能达到在SNR高于17dB时,硬判译码结果为极低误码率(BER)的效果。再次,在所搭建链路的基础上,通过理论分析和MATLAB仿真,证明了包括时域和频域DAGC在内的基带DAGC具有稳定接收链路解调性能的作用。同时,通过对几种DAGC算法的比较后,得到的一套适用于实现的基带DAGC算法,可以使IDFT/DFT的输出SNR处于最佳范围,从而满足LTE系统基带解调的要求。针对时域和频域DAGC的差异,分别选定移位和加法,以及查表的方式进行基带DAGC算法的实现。最后,本文对选定的基带DAGC算法进行了FPGA设计,仿真、综合和上板结果说明,时域和频域DAGC实现方法占用资源较少,容易进行集成,能够达到的最高工作频率较高,完全满足基带处理的速率要求,可以流水处理每一个IQ数据,使之满足基带解调性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-17
  1.1 LTE 系统简介  10-14
    1.1.1 移动通信发展概况和系统简介  10-12
    1.1.2 LTE 技术产生背景  12
    1.1.3 LTE 系统概述  12-14
  1.2 AGC 技术发展概况  14-15
  1.3 本文的研究工作和主要贡献  15-17
第二章 AGC 与DFT 原理  17-30
  2.1 引言  17
  2.2 AGC 技术概论  17-26
    2.2.1 AGC 技术简介  17-18
    2.2.2 传统AAGC 技术  18-22
    2.2.3 数字化AGC 技术  22-25
    2.2.4 DAGC 技术  25-26
    2.2.5 AGC 技术小结  26
  2.3 DFT 技术概论  26-29
    2.3.1 DFT 技术的实现  27-28
    2.3.2 定点化DFT 的误差分析  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 DAGC 技术在LTE 上行基带接收中的应用  30-56
  3.1 引言  30-31
  3.2 LTE 上行基带接收仿真链路相关算法简介  31-37
    3.2.1 信道估计  32-33
    3.2.2 均衡  33-35
    3.2.3 解调  35-37
  3.3 DAGC 技术的应用分析  37-46
    3.3.1 时域DAGC  38-41
    3.3.2 频域DAGC  41-43
    3.3.3 DAGC 调整  43-45
    3.3.4 DAGC 粒度分析  45
    3.3.5 饱和处理  45-46
  3.4 MATLAB 链路仿真及结果分析  46-55
    3.4.1 链路搭建  46-48
    3.4.2 时域DAGC  48-52
    3.4.3 频域DAGC  52-55
  3.5 本章小结  55-56
第四章 DAGC 方案的FPGA 实现  56-67
  4.1 引言  56
  4.2 FPGA 设计思想  56-58
    4.2.1 乒乓操作  56-57
    4.2.2 串并转换  57
    4.2.3 流水线操作  57-58
  4.3 模块搭建  58-62
    4.3.1 时域DAGC  58-61
    4.3.2 频域DAGC  61-62
  4.4 结果分析  62-66
    4.4.1 Modelsim 功能仿真  62-65
    4.4.2 Quartus II 综合结果  65
    4.4.3 上板验证  65-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章 结论与展望  67-69
  5.1 本文研究总结  67-68
  5.2 未来展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
附录  74-78
  附录A LTE 协议下QPSK 和64QAM 的软比特获取  74-77
  附录B 上板结果  77-78
攻硕期间获得的研究成果  78-79
  撰写的学术论文  78-79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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