LTE系統(tǒng)中上下行同步研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)通信在近三十多年來發(fā)展迅速，尤其3GPP提出的“準(zhǔn)4G”標(biāo)準(zhǔn) LTE更是近幾年的研究熱點(diǎn)。為提高頻譜利用率，LTE中采用了OFDM技術(shù)，然而OFDM技術(shù)對(duì)時(shí)頻偏差的敏感，使時(shí)頻同步技術(shù)成為LTE通信過程中一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本文基于Linux系統(tǒng)中的開源軟件無線電平臺(tái)GNU Radio與USRP研究LTE中的上下行同步過程。
　　論文首先分析了LTE的基帶傳輸技術(shù)基礎(chǔ)。包括LTE中的上下行調(diào)制傳輸方式、基本的幀結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)物理信道

2、的處理流程，此外還介紹了LTE中為解決時(shí)頻偏差而引入的導(dǎo)頻信號(hào)序列，包括主輔同步序列(PSS，SSS)和參考符號(hào)序列(RS)。
　　其次在分析時(shí)頻偏差對(duì)系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)上分別研究并設(shè)計(jì)了上下行同步方案。第一、設(shè)計(jì)下行時(shí)頻同步方案，主要包括利用PSS與SSS序列完成定時(shí)粗同步與頻率粗同步，完成小區(qū)搜索功能；利用RS信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)與均衡，同時(shí)利用信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)殘余定時(shí)偏差、殘余頻率偏差的估計(jì)，并完成時(shí)頻誤差調(diào)整及補(bǔ)償，以此完成下

3、行追蹤過程的同步。第二、設(shè)計(jì)上行同步方案，主要包括在eNB側(cè)利用上行SRS進(jìn)行上行時(shí)間提前量的估計(jì)，并通過TA指令控制UE側(cè)進(jìn)行樣點(diǎn)調(diào)整以完成上行定時(shí)同步；此外，在UE側(cè)還通過頻偏預(yù)補(bǔ)償來完成上行頻率同步。第三、設(shè)計(jì)上下行之間的同步方案，在UE側(cè)以下行定時(shí)同步為基礎(chǔ)計(jì)算下行接收時(shí)刻表，作為上行發(fā)送時(shí)刻的基準(zhǔn)，并結(jié)合TA過程使所有UE發(fā)送數(shù)據(jù)到達(dá)eNB的幀起始時(shí)刻一致，完成上下行間同步。第四、針對(duì)GNU Radio平臺(tái)給出LTE中系統(tǒng)同步

4、的整體流程。
　　最后使用C++語言在GNU Radio平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了本文提出的LTE系統(tǒng)同步方案，并分別在室內(nèi)無線環(huán)境與萊斯仿真信道下進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：第一、在無線傳輸環(huán)境中，下行捕獲時(shí)間在0.35s~0.45s之內(nèi)，并且穩(wěn)定工作后子幀處理時(shí)間約為0.25ms~0.31ms，證明本論文設(shè)計(jì)的同步方案能夠完成并保證接收數(shù)據(jù)的正確、實(shí)時(shí)處理；第二、在無線環(huán)境中，系統(tǒng)殘余定時(shí)偏差與殘余頻率偏差均在5ms內(nèi)完成收斂；第三、在多徑仿真