基于GNU Radio的LTE控制面功能設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著移動通信的快速發(fā)展，人們已經(jīng)進(jìn)入4G時代；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)，縮短了時延，提高了容量，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強了抗干擾能力，極大地提高了無線通信的傳輸速率。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，其中前者用來配置終端各協(xié)議層的運行參數(shù)，后者則用于管理基站和終端之間的邏輯通路，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本論文基于GNU Radio/USRP

2、軟硬件平臺設(shè)計并實現(xiàn)了LTE控制面的部分功能，包括RRC層的功能實現(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現(xiàn)。終端接收廣播消息，獲取公共無線資源配置參數(shù)，然后通過默認(rèn)建立的SRB0發(fā)送連接建立請求，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DRB實現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。然后，使用C++在GNU Radio軟件平臺上實現(xiàn)了控制面的功

3、能，重點完成以下內(nèi)容：第一，采用非對齊壓縮編碼規(guī)范實現(xiàn)了BCCH-BCH、BCCH-DLSCH、PCCH-PCH、UL-CCCH、DL-CCCH、UL-DCCH、DL-DCCH等七個RRC消息編譯器并驗證了編譯器的無二義性；第二，設(shè)計了系統(tǒng)消息和尋呼消息調(diào)度模塊，在基于GNU Radio/USRP軟硬件平臺的LTE傳輸系統(tǒng)上實現(xiàn)并驗證了MIB、SIB1、SI消息的廣播、尋呼消息的發(fā)送與接收；第三、設(shè)計了終端RRC層狀態(tài)機，融入了RRC連

4、接建立、重建立、重配置、釋放四個流程。實現(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)送連接建立請求丟失等）驗證了系統(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)，也會產(chǎn)生下行控制信息。每個下行控制信息都會產(chǎn)生一路PDCCH信道，根據(jù)聚合等級的不同占據(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信道聚合等級時存在占用控制區(qū)寬度大、復(fù)雜度高等缺點，本論文基于倒排、初始分配、再調(diào)整三個策略提出了改進(jìn)算法；通過倒排策略避免了各PDCCH信道之間空置的CCE資源，通過初始分配策略達(dá)到最小化控制區(qū)寬度的目的，通過再調(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。測試結(jié)果表明，相對傳統(tǒng)算法來說，改進(jìn)算法可以減小控制區(qū)寬度，降低分