LTE上行链路研究及其硬件实现

论文摘要

为了应对以WIMAX为核心的宽带接入技术的挑战,同时适应和满足移动通信市场的需求,国际标准化组织3GPP在2004年底启动了长期演进（LTE）项目,并同时制定了工作计划。其主要目标就是要提供更高的数据传输速率和频谱利用率,同时降低开发和资源配置的成本。LTE系统采用了基于离散傅立叶变换的扩频正交分复用（DFT-SOFDM）做为上行链路SC-FDMA系统的频域实现方法。它可以很好降低上行链路传输中的峰均值比,大大节省了终端的成本及耗电量。本文主要对DFT-SOFDM中的FFT模块和编码模块进行了设计和实现。在FFT模块的设计中,采用了基-2时间抽取算法设计了64点的FFT处理器,详细的对各个子模块进行了设计并给出了仿真波形,最后将各个子模块通过VHDL顶层文件连接起来构成整个的FFT处理器。在编码模块的设计中,采用了Turbo编码,首先由伪随机序列发生器给出所需要的原始信息序列,这也是以后用来判断译码正确性的依据。然后再通过两个RSC编码器进行分量编码,再通过交织长度为4bits的行列交织器来实现所需要的交织功能。分别给出了上述各个模块的硬件设计方案,以及各端口功能的详细说明。并给出了Turbo码编码器的整体模块设计方案及其端口设置。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪言
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 LTE 项目计划和主要性能目标
• 1.1.2 LTE 关键技术及进展情况
• 1.2 FPGA 的应用
• 1.2.1 FPGA 的基本原理与特点
• 1.2.2 FPGA 的设计流程
• 1.2.3 VHDL 语言
• 1.2.4 FPGA 的应用前景
• 1.2.5 系统开发硬件平台
• 1.2.6 系统开发软件平台
• 1.3 LTE 上行链路技术研究现状
• 1.4 本文的主要工作内容
• 第二章 LTE 上行链路技术
• 2.1 LTE 上行链路关键技术
• 2.1.1 帧结构
• 2.1.2 上行参考符号设计
• 2.1.3 发射机结构
• 2.2 OFDM 技术的基本原理
• 2.2.1 OFDM 系统的调制与解调
• 2.2.2 OFDM 系统框图
• 2.2.3 OFDM 系统的优缺点
• 2.3 DFT-SOFDM 系统
• 2.3.1 DFT-SOFDM 技术原理
• 2.3.2 DFT-SOFDM 发送模型
• 2.3.3 信道模型
• 2.3.4 接收模型
• 2.3.5 DFT-S OFDM 系统关键技术
• 2.4 TURBO 码的介绍
• 2.4.1 Turbo 码的提出及意义
• 2.4.2 Turbo 码的优缺点
• 2.4.3 影响Turbo 码性能的因素
• 2.4.4 Turbo 码的研究现状
• 2.5 本章小结
• 第三章 FFT 算法及其FPGA 实现
• 3.1 FFT 算法基本原理
• 3.1.1 基2DIT-FFT 算法
• 3.1.2 分裂基FFT 算法
• 3.1.3 素因子算法
• 3.1.4 Winograd 傅立叶变换算法（WFTA）
• 3.2 FFT 处理器的FPGA 实现
• 3.2.1 FFT 处理器总体设计方案
• 3.2.2 蝶形运算单元
• 3.2.3 块浮点单元
• 3.2.4 地址产生单元
• 3.2.5 存储单元模块
• 3.2.6 数据切换模块
• 3.2.7 时序控制单元
• 3.2.8 FFT 处理器总体模块
• 3.3 本章小结
• 第四章 TURBO 编码器的FPGA 实现
• 4.1 TURBO 码编码器设计
• 4.1.1 Turbo 码编码器
• 4.1.2 交织器的选择
• 4.2 编码器的硬件实现
• 4.2.1 伪随机序列发生器的实现
• 4.2.2 RSC 编码器的实现
• 4.2.3 交织器的实现
• 4.2.4 Turbo 码编码器的整体实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结及研究价值
• 5.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢