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TD-LTE下行多天线技术研究及DSP实现

作　者: 向荣龙
导　师: 阎波
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-LTE 多天线技术空分复用 MIMO检测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

LTE作为3G技术的演进,以正交频分复用(Orthgonal Frequence Division Multiplexing,OFDM)和多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术为核心,在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率,较好地改善了小区边缘用户的性能,提高小区容量和降低系统延迟。当前,全球移动通信产业界对被认为是能够促进移动通信产业持续发展的重要手段的“准4G”LTE技术寄予了厚望,它也是3GPP近几年启动的最大研发项目之一。首先,本文介绍了LTE系统下行物理层的相关概念, TDD与FDD系统的数据帧结构,并对下行物理资源以及下行物理共享信道信号处理流程作了简要介绍,为后续章节研究TD-LTE下行系统的多天线技术奠定了理论基础。接着,本文对TD-LTE下行多天线技术做了深入研究,介绍了TD-LTE系统中的各种多天线技术的实现原理以及系统容量。TD-LTE系统支持的多天线技术包括空间复用、传输分集以及波束成形技术。多天线技术为系统提供了空间分集增益与空间复用增益,因此在不增加发射机额外功率的情况下通信系统的信道容量也可以显著地提高。多用户MIMO(Multiple -User MIMO ,MU-MIMO)技术使得多个UE可以共享相同的信道资源而不产生相互干扰,从而使得信道容量最大化。本文第三部分介绍了空分复用模式下各种MIMO检测算法原理,并通过Matlab搭建TD-LTE下行物理共享信道系统模型,对各种MIMO检测算法的性能进行了测试。在进行了算法优化之后,通过MSC8156多核DSP实现TD-LTE下行物理共享信道多天线信号发送和与多天线信号检测。最后,本文分析了MSC8156 DSP系统运行情况并对DSP实现的多天线处理算法进行了系统测试,测试结果表明本系统设计的DSP程序能够满足TD-LTE下行物理共享信道的要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-21
  1.1 移动通信的发展  14-15
  1.2 LTE 产生的背景  15
  1.3 LTE 的关键技术  15-19
    1.3.1 OFDM 传输技术  15-17
    1.3.2 链路自适应技术  17-19
    1.3.3 多天线技术简介  19
  1.4 课题来源与文章结构安排  19-21
第二章 TD-LTE 系统下行物理层  21-26
  2.1 下行物理层概述  21-22
  2.2 LTE 的帧结构  22-24
  2.3 LTE 下行物理资源  24-25
  2.4 LTE 下行物理共享信道信号处理流程  25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 TD-LTE 多天线技术  26-59
  3.1 多天线基本理论  26-32
    3.1.1 多天线理论概述  26-28
    3.1.2 MIMO 信号模型  28-29
    3.1.3 MIMO 系统容量  29-32
  3.2 单用户MIMO 技术  32-38
    3.2.1 基于MIMO 系统的最优传输  33-34
    3.2.2 单天线发射机或接收机波束成形  34-36
    3.2.3 发射机无信道信息下的空间复用  36-37
    3.2.4 分集技术  37-38
  3.3 多用户MIMO 技术  38-43
    3.3.1 MU-MIMO 与SU-MIMO 的异同  38
    3.3.2 单天线MU-MIMO 技术  38-40
    3.3.3 多天线MU-MIMO 技术  40
    3.3.4 MU-MIMO 同SU-MIMO 信息容量比较  40-43
  3.4 TD-LTE 系统中的MIMO 技术  43-58
    3.4.1 发射分集  44-46
    3.4.2 空间复用  46-52
    3.4.3 波束成形  52-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章空分复用MIMO 检测算法及仿真  59-70
  4.1 空分复用模式下的MIMO 检测算法  59-64
    4.1.1 最大似然（ML）检测算法  59-60
    4.1.2 线性均衡检测算法  60-61
    4.1.3 MMSE-SIC 与ZF-SIC 检测算法  61-64
  4.2 MIMO 检测算法性能仿真  64-69
    4.2.1 系统仿真链路介绍  64-65
    4.2.2 系统仿真条件  65-66
    4.2.3 仿真结果与分析  66-69
  4.3 本章小结  69-70
第五章 TD-LTE 下行多天线技术DSP 实现与性能分析  70-86
  5.1 MSC8156 DSP 及开发环境介绍  70-74
    5.1.1 MSC8156 DSP  70-72
    5.1.2 SC3850 子系统  72-73
    5.1.3 DSP 集成开发环境  73-74
  5.2 TD- LTE 下行多天线技术实现  74-80
    5.2.1 TD-LTE 下行物理共享信道  74-75
    5.2.2 下行多天线技术的DSP 实现  75-80
  5.3 测试结果与性能分析  80-85
    5.3.1 多天线技术性能测试  80-84
    5.3.2 DSP 系统资源测试  84-85
  5.4 本章小结  85-86
第六章总结与展望  86-88
  6.1 工作总结  86-87
  6.2 展望未来  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
个人简历及攻读硕士期间的研究成果  92-93

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