TD-HSDPA同步与自适应技术及其优化

论文摘要

随着移动通信和Internet网络的迅速发展,许多对流量和迟延要求较高的移动分组数据业务不断涌现。为了加强对这些业务的支持能力,TD-SCDMA系统引入了HSDPA技术来保障更高的传输速率和更小的传输时延。HSDPA通过采用AMC、HARQ以及高阶调制等技术,可以自适应地快速反映信道的变化,获得较高的用户峰值速率和小区数据吞吐率。本论文针对TD-HSDPA系统,致力于完成TD-SCDMA矢量信号的生成软件设计,重点研究定时同步、自适应调制编码、混合自动重传等关键技术及其优化。本文首先深入分析了TD-HSDPA无线接口的通信协议及3GPP规范,尤其是HSDPA信道组成结构和编码复用、调制、扩频、加扰、滤波等物理层处理过程。在此基础上,给出了信号生成软件的设计方案并建立了系统实现模型。在Visual Studio 2005环境下,开发了TD-SCDMA下行增强信号发生软件的HSDPA功能库部分。通过仿真和实测结果验证,软件可以产生用于实际系统的的基带测试信号。TD-SCDMA接收端扩频码的码片同步技术,为其它后续无线通信处理过程提供了最基本保证,是本文研究的重点之一。论文定量分析了时偏对接收性能的影响并仿真得到了定时误差在实际系统中的允许范围。提出了一种时偏估计和时偏纠正算法,通过对接收信号采样并估算时偏,然后调整接收滤波器抽头系数来纠正接收信号的时偏。研究结果表明,该算法运算复杂度低,可以有效地完成TD-SCDMA系统在高斯白噪声条件下的定时同步。本文对应用于TD-HSDPA系统的自适应技术进行了实现和优化。对导频辅助类自适应调制编码方案的门限调整算法进行详细分析和仿真实现,比较了各算法系统吞吐量和误帧率的的差异。结果表明,分散式调整改进算法在目标误帧率和吞吐量最大化之间进行了折衷,由于能够严格保证误帧率,使各切换点更准确的跟踪信道变化,整体的性能最优。最后,论文研究了在有限重传次数条件下如何选择冗余版本序列可以使系统性能最佳,仿真得出了HARQ重传最优的冗余版本选择序列结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 TD-SCDMA、HSDPA与HSUPA技术
• 1.2 TD-HSDPA技术概况
• 1.3 定时同步、自适应技术国内外发展现状
• 1.3.1 定时同步技术
• 1.3.2 自适应调制编码技术
• 1.3.3 混合重传技术
• 1.4 本文的研究思路与内容安排
• 第2章 TD-HSDPA信号发生软件设计
• 2.1 TD-HSDPA物理层协议
• 2.1.1 物理层接口信道
• 2.2.2 信道编码与复用
• 2.2.3 调制、扩频与加扰
• 2.2.4 脉冲成型滤波
• 2.2 TD-HSDPA信号发生软件设计与实现
• 2.2.1 软件设计流程及系统框图
• 2.2.2 信号生成模块设计方案
• 2.3 基带信号生成实例及结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 定时同步技术及其优化
• 3.1 接收端定时同步技术
• 3.1.1 自同步技术分析
• 3.1.2 时偏对接收性能的影响
• 3.2 码片同步算法设计与实现
• 3.2.1 时偏估计与时偏纠正算法
• 3.2.2 信号分析软件中码片同步算法
• 3.3 仿真及性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 自适应调制编码技术
• 4.1 AMC基本原理
• 4.1.1 探索类自适应调制编码方案
• 4.1.2 导频辅助类自适应调制编码方案
• 4.1.3 信噪比估计算法
• 4.2 AMC门限算法
• 4.2.1 固定门限算法
• 4.2.2 集中式门限调整算法
• 4.2.3 分散式门限调整算法
• 4.2.4 分散式门限调整改进算法
• 4.3 仿真及性能分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 混合重传技术
• 5.1 HARQ基本原理
• 5.1.1 重传机制
• 5.1.2 合并方式
• 5.1.3 HARQ物理层功能性实现算法
• 5.2 HARQ冗余版本选择算法
• 5.3 仿真及性能分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文的主要贡献
• 6.2 研究工作中的问题、经验和体会
• 6.3 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目