3GPP LTE下行链路物理层研究与实现

论文摘要

当今通信市场发展迅速,通信技术发展也日新月异,移动通信经过三代的不断演进,正日益深刻地影响着人们的生活方式。为了满足日益增长的市场的需求,并应对WiMAX为核心的宽带接入阵营的激烈竞争,3GPP/3GPP2组织提出了3GPP长期演进(Long Time Evolution LTE)和3GPP2空中接口的演进(Air Interface Evolution AIE)项目。LTE是以OFDM为核心技术,既兼容目前3G移动通信系统又是对3G的演进,同时也是对B3G(Beyond 3 Generation)长远目标的靠近。3GPP LTE不仅提高系统数据传输速率、频率利用率和减少系统时延,而且还增大了系统覆盖范围和系统容量,使之能够满足未来移动通信用户十年以上的需求,从而LTE达到降低用户费用和运营商成本以及改善服务质量的目标。本项目源于电子科技大学与中国电子科技集团第54研究所合作的横向项目,目的是对新一代移动通信系统物理层及其关键技术的研究与实现,本项目组负责准下一代移动通信标准3GPP LTE标准的FDD(Frequency Division Duplex)模式下行链路物理层标准的研究及其部分技术FPGA实现。作者的主要工作包括LTE FDD模式下行链路物理层系统结构的研究及其关键技术的FPGA实现和LTE FDD模式下行链路物理层的数字中频的研究和FPGA实现。首先,本文的主要研究工作是依据3GPP组织25系列和36系列的协议文档、技术报告和各主要的通信公司在会议上的相关提案,研究了LTE下行链路物理层系统结构,并对LTE下行链路物理层信号处理流程进行研究和关键模块的FPGA实现。所以本文首先对整个物理层下行链路系统做整体介绍,然后详细讨论物理下行共享信道的基带信号处理流程和部分重要的模块(Turbo编译码和OFDM调制解调)的FPGA实现。其次,本文的另一个主要的研究内容是LTE FDD模式下行链路物理层的数字中频的研究与FPGA实现,主要研究了基于FPGA的数字上变频器(Digital Up Converter, DUC)和数字下变频(Digital Down Converter, DDC)和多速率滤波器(Multirate Filter)的设计和实现,最后通过对各功能模块的FPGA仿真,验证了设计的正确性和性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 3GPP LTE 概述
• 1.2.1 3GPP LTE 背景知识介绍
• 1.2.2 3GPP LTE 演进目标
• 1.3 FPGA 发展概述
• 1.3.1 FPGA 概述
• 1.3.2 硬件描述语言概述
• 1.4 论文结构及内容安排
• 第2章 3GPP LTE 下行链路物理层系统结构及其基带关键技术
• 2.1 3GPP LTE 下行链路物理层系统结构
• 2.1.1 3GPP LTE 下行链路物理层概述
• 2.1.2 3GPP LTE FDD 模式物理层帧结构
• 2.1.3 3GPP LTE 下行链路物理信道
• 2.1.4 3GPP LTE 物理下行共享信道基带信号处理流程
• 2.2 3GPP LTE 下行链路物理层基带关键技术
• 2.2.1 CRC 校验
• 2.2.2 Turbo 编译码技术
• 2.2.3 OFDM 调制解调技术
• 第3章 3GPP LTE 下行链路物理层基带关键技术实现
• 3.1 系统开发平台介绍
• 3.1.1 FPGA 概述
• 3.1.2 Verilog HDL 语言
• 3.1.3 系统硬件开发平台介绍
• 3.1.4 系统软件开发平台介绍
• 3.2 3GPP LTE 下行链路基带关键模块设计与FPGA 实现
• 3.2.1 3GPP LTE Turbo 编译码设计与FPGA 实现
• 3.2.2 3GPP LTE OFDM 调制解调设计与FPGA 实现
• 第4章 3GPP LTE 下行链路数字中频设计与实现
• 4.1 数字中频原理概述
• 4.1.1 数字信号正交变换理论
• 4.1.2 多速率信号处理
• 4.1.3 高效数字器滤波设计
• 4.1.4 数字上下变频原理
• 4.1.5 数字控振荡器原理
• 4.2 3GPP LTE 下行链路数字中频设计与FPGA 实现
• 4.2.1 3GPP LTE 下行链路数字上变频设计与FPGA 实现
• 4.2.2 3GPP LTE 下行链路数字下变频设计与FPGA 实现
• 第5章 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 论文进一步研究
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间取得的成果