基于NSN的LTE/EPC移动通信系统的分析与实施

论文摘要

移动通信系统从GSM到UMTS并向HSPA发展过程中,空中接口技术不断演进。随着新的空中接口技术的不断引入,小区提供的数据速率和其吞吐量在不断提高；随着无线数据业务需求的迅速增长,传统的网络架构面临挑战,因此需要对传统的网络架构进行不断演进。目前移动通信系统已经发展到LTE阶段,LTE项目是3G（UMTS）演进的结果,是3G与4G技术之间的一个过渡。它改进并增强了3G（UMTS）的空中接口技术,采用OFDMA和MIMO技术作为其无线网络演进的唯一标准。随着移动通信网络发展到LTE阶段,无线接入网络（UTRAN）将向扁平化方向发展,RNC和NodeB功能合并为增强型的基站（eNodeB）;核心网的网络架构正朝着扁平化和全IP的方向演进。LTE系统的全新理念、其网络架构、技术指标和技术方案将应用于面向未来的移动宽带通信系统中。本文介绍UMTS第三代移动通信系统的演进过程,分析了长期演进LTE/EPC项目的网络结构和实施方案；结合网络结构对LTE/EPC的接口协议进行分析；讨论了LTE/EPC系统中移动性的管理；分析了LTE/EPC无线接入网中的OFDM和MIMO等关键技术；并对基于NSN的LTE的无线接入网中演进的基站设备进行分析和实现配置。移动通信系统的不断演进,要求加快通信人才培养,将通信理论的学习结合到实际的通信系统。由于学员对抽象的空中接口通信系统接入技术很难理解,而仿真软件可将通信系统中的实现过程可视化,已经成为通信实验和演示的方法和手段。本文采用开源软件SCILAB/SCICOS为开发工具,开发和设计出的用于教学演示系统及学员可操作的OFDM通信仿真系统,可以使培训达到理论和实际相结合的目的,使学员对LTE移动通信系统中采用的OFDM通信系统原理更有直观的认识。在本论文中,主要做了如下几个方面的工作：1、介绍和归纳了移动通信的演进过程及功能的变化；2、分析LTE系统的关键技术和主要参数,介绍MINO在LTE中的应用；3、分析了LTE/EPC移动通信网中的接口和协议栈,并利用信令流程分析LTE移动性的管理,分析基于NSN硬件平台的MME及SAE-GW的实施方案4、分析基于NSN的LTE的无线接入网的功能,对测试网络及参数配置设计；分析对NSN的LTE的无线接入网eNodeB的开通集成方法；对eNodeB进行具体开通集成和实施,进行测试和验证；5、提出基于SCILAB/SCICOS进行对OFDM仿真设计方案,对LTE中对OFDM发射系统进行模块分析,对其进行仿真模块的实施设计,并对模块进行测试,完成OFDM系统仿真。LTE系统的全新理念、网络架构、技术指标和技术方案将应用于这一面向未来的移动宽带通信系统中。因此本论文通对LTE/EPC系统网络结构、接口协议、空中接口OFDM技术的分析和研究,对基于NSN的LTE/EPC设备进行实施方案设计和实施及测试,论文针对LTE/EPC系统中应用的OFDM的发射系统进行仿真和实现。具有实用价值和参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 论文结构和主要工作
• 1.2.1 论文结构
• 1.2.2 主要工作
• 第二章 背景知识
• 2.1 UMTS移动通信系统演进分析
• 2.1.1 UMTS移动通信系统的演进
• 2.1.2 UMTS Rel.4到Rel.8移动通信网络演进分析
• 2.1.3 LTE/EPC主要需求和技术分析
• 2.1.4 UMTS移动通信系统演进归纳
• 2.2 LTE无线接入网的OFDM技术分析
• 2.2.1 无线接入技术介绍
• 2.2.2 OFDM技术介绍与分析
• 2.2.3 OFDM主要参数分析
• 2.2.4 OFDMA和SC-FDMA接入方式比较
• 2.2.5 MIMO在LTE中的应用介绍
• 2.2.6 OFDM数据速率分析
• 2.3 小结
• 第三章 基于NSN的LTE/EPC网络结构分析与实施
• 3.1 LTE/EPC网络结构分析
• 3.1.1 网络结构分析
• 3.1.2 网元及功能分析
• 3.2 接口和协议分析
• 3.2.1 IP承载和传输的模型结构
• 3.2.2 无线网络接口协议和传输层
• 3.2.3 LTE无线网络接口分析
• 3.2.4 EPC网络接口分析
• 3.3 移动性管理和连接管理分析
• 3.3.1 移动性位置和状态管理
• 3.3.2 跟踪区（TA）的更新过程分析
• 3.3.3 LTE/EPS的切换过程分析
• 3.4 基于NSN设备的LTE/EPC系统的实施方案
• 3.4.1 NSN的移动管理实体MME实施方案
• 3.4.2 NSN网络网关（SAE GW）的实施方案
• 3.4.3 NSN的eNodeB的实施
• 3.5 小结
• 第四章 基于NSN的LTE无线接入网的分析与实施
• 4.1 NSN的ENODEB的功能分析
• 4.1.2 NSN的eNodeB设备模块
• 4.2 NSN的演进基站的开通集成分析与实施
• 4.2.1 开通集成过程分析
• 4.2.2 开通集成过程的实施和测试
• 4.3 小结
• 第五章 LTE中OFDM接入技术的仿真设计和实现
• 5.1 LTE移动通信系统中OFDM发射和接收机基本结构分析
• 5.1.1 发射机基本结构分析
• 5.1.2 接收机基本结构分析
• 5.1.3 发射机功能模块划分
• 5.2 OFDM发射机通信系统仿真设计和实现
• 5.2.1 数据产生（Data Source超级模块）模块及其仿真波形
• 5.2.2 QPSK星座图映射（Modulation Mapper超级模块）
• 5.2.3 IFFT变换（IFFT超级模块）
• 5.2.4 信号转换和滤波（I/Q Split and Filter超级模块）
• 5.2.5 系统建模
• 5.3 小结
• 结束语
• 参考文献
• 附录
• 致谢