基于GNU Radio的LTE控制面功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著移動(dòng)通信的快速發(fā)展，人們已經(jīng)進(jìn)入4G時(shí)代；作為4G的核心內(nèi)容，LTE采用了正交頻分復(fù)用、多輸入多輸出、高階調(diào)制方式等多種關(guān)鍵技術(shù)，縮短了時(shí)延，提高了容量，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了抗干擾能力，極大地提高了無(wú)線通信的傳輸速率。在LTE協(xié)議棧中，控制面主要負(fù)責(zé)基站到終端的系統(tǒng)消息廣播以及兩者之間的信令交互，其中前者用來(lái)配置終端各協(xié)議層的運(yùn)行參數(shù)，后者則用于管理基站和終端之間的邏輯通路，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本論文基于GNU Radio/USRP

2、軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了LTE控制面的部分功能，包括RRC層的功能實(shí)現(xiàn)和PDCCH資源分配算法兩大部分。
　　在第一部分工作中，論文詳細(xì)闡述了LTE控制面RRC層功能的總體方案和功能實(shí)現(xiàn)。終端接收廣播消息，獲取公共無(wú)線資源配置參數(shù)，然后通過(guò)默認(rèn)建立的SRB0發(fā)送連接建立請(qǐng)求，若收到基站回饋的設(shè)置消息，則向基站發(fā)送連接建立完成消息，建立SRB1，進(jìn)而通過(guò)DRB實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。然后，使用C++在GNU Radio軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了控制面的功

3、能，重點(diǎn)完成以下內(nèi)容：第一，采用非對(duì)齊壓縮編碼規(guī)范實(shí)現(xiàn)了BCCH-BCH、BCCH-DLSCH、PCCH-PCH、UL-CCCH、DL-CCCH、UL-DCCH、DL-DCCH等七個(gè)RRC消息編譯器并驗(yàn)證了編譯器的無(wú)二義性；第二，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)消息和尋呼消息調(diào)度模塊，在基于GNU Radio/USRP軟硬件平臺(tái)的LTE傳輸系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了MIB、SIB1、SI消息的廣播、尋呼消息的發(fā)送與接收；第三、設(shè)計(jì)了終端RRC層狀態(tài)機(jī)，融入了RRC連

4、接建立、重建立、重配置、釋放四個(gè)流程。實(shí)現(xiàn)了基站和終端之間RRC連接的建立、修改和釋放，并在一些特殊情況下（下行失步、終端發(fā)送連接建立請(qǐng)求丟失等）驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　在LTE控制面中，每次發(fā)送系統(tǒng)消息、尋呼消息和連接控制信令都會(huì)產(chǎn)生下行控制信息；用戶面中，每次發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，也會(huì)產(chǎn)生下行控制信息。每個(gè)下行控制信息都會(huì)產(chǎn)生一路PDCCH信道，根據(jù)聚合等級(jí)的不同占據(jù)不同大小的控制區(qū)資源。為了更加合理充分的利用每子幀控制區(qū)資源，作為

5、本文第二部分工作，重點(diǎn)研究了PDCCH資源分配算法。傳統(tǒng)的PDCCH資源分配算法分配各PDCCH信道聚合等級(jí)時(shí)存在占用控制區(qū)寬度大、復(fù)雜度高等缺點(diǎn)，本論文基于倒排、初始分配、再調(diào)整三個(gè)策略提出了改進(jìn)算法；通過(guò)倒排策略避免了各PDCCH信道之間空置的CCE資源，通過(guò)初始分配策略達(dá)到最小化控制區(qū)寬度的目的，通過(guò)再調(diào)整策略保證了只需遍歷一次即可為所有PDCCH信道分配聚合等級(jí)。測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)傳統(tǒng)算法來(lái)說(shuō)，改進(jìn)算法可以減小控制區(qū)寬度，降低分