LTE TDD物理層過程關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、LTE是在超3G的技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)出的“準(zhǔn)4G技術(shù)”，其目的是為了迎接WiMax等移動(dòng)寬帶無線接入技術(shù)的市場挑戰(zhàn)、進(jìn)一步改進(jìn)和增強(qiáng)現(xiàn)有3G技術(shù)，以提高3G在新興寬帶無線接入市場的競爭力。尤其是在移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和近幾年來基于HSPA的商用網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，LTE已引起了越來越多的關(guān)注。目前LTE第一個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，各個(gè)主要廠商已經(jīng)紛紛推出了樣機(jī)設(shè)備，使得移動(dòng)通信系統(tǒng)在很好的保證用戶QoS的情況下通信速率達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度。TD-

2、LTE作為TD-SCDMA的后續(xù)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，其采用OFDM、MIMO等先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)、全I(xiàn)P系統(tǒng)架構(gòu)和扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)勢必會(huì)成為我國移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。
　　 我國的LTE標(biāo)準(zhǔn)也就是TD-LTE，做為一個(gè)剛剛制定完成的標(biāo)準(zhǔn)，還存在版本完善、增強(qiáng)和下一步演進(jìn)的過程。在TD-LTE的改進(jìn)中，物理層技術(shù)是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，其以達(dá)到降低時(shí)延、提高用戶的數(shù)據(jù)速率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低成本的目的。其中同步過程、功率

3、控制過程、隨機(jī)接入過程、物理下行共享信道相關(guān)過程、物理上行共享信道相關(guān)過程和物理共享控制信道過程是LTE系統(tǒng)物理層過程的主要過程。移動(dòng)終端通過隨機(jī)接入過程與基站建立上行初始同步，利用同步跟蹤來完成對上行用戶信道的跟蹤，完成用戶上行信號發(fā)射時(shí)間的調(diào)整，有效的控制方法能夠較好地跟蹤用戶信道響應(yīng)的變化，使得主峰位置較好地收斂于循環(huán)前綴中合理的位置。通過小區(qū)搜索過程，用戶終端（UE）可以搜索到一個(gè)可用的小區(qū)，并獲得符號同步和幀同步，設(shè)計(jì)合理的檢

4、測方案，UE才能獲取本小區(qū)更詳細(xì)的信息以及鄰近小區(qū)的信息，才可以監(jiān)聽尋呼或發(fā)起尋呼。隨機(jī)接入（Random Access）是UE在開始和網(wǎng)絡(luò)通信之前的接入過程，接收機(jī)中檢測方法對虛警和漏警概率的正確檢測才能滿足LTE系統(tǒng)的性能要求。對于高碼率、高階調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸，符號定時(shí)偏差對系統(tǒng)性能影響較大，符號定時(shí)偏差越大，系統(tǒng)性能下降也越明顯，在小區(qū)搜索完成后，需要設(shè)計(jì)一種精確的符號定時(shí)算法，使符號定時(shí)偏差的范圍降到最低。
　　 針對上述

5、問題，本文從LTE數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)Uu接口物理層領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)出發(fā)，分別對LTE TDD物理層過程中的上行同步控制、小區(qū)搜索、隨機(jī)接入和下行符號定時(shí)進(jìn)行了深入、系統(tǒng)地研究，并取得了一定數(shù)量的創(chuàng)新科研成果，主要內(nèi)容包括：
　　 1、在理論分析上行同步過程的基礎(chǔ)上，利用信道沖激響應(yīng)原理提出了一種定時(shí)發(fā)送預(yù)值的測算方法，設(shè)計(jì)為移動(dòng)臺(tái)提供發(fā)送的定時(shí)提前量，并重新設(shè)計(jì)閾值檢測方法。
　　 2、對3GPP LTE TDD系統(tǒng)的下行

6、鏈路小區(qū)搜索及初始化載波同步標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行跟蹤研究，理論推導(dǎo)給出下行鏈路符號定時(shí)、扇區(qū)ID檢測、粗頻偏估計(jì)和小區(qū)組ID檢測的算法。仿真的同時(shí)對小區(qū)搜索各個(gè)步驟的復(fù)雜度做了分析和統(tǒng)計(jì)比較，提出一種使用FFT快速算法的簡化措施來有效降低運(yùn)算復(fù)雜度的算法。
　　 3、在理論研究LTE-TDD系統(tǒng)隨機(jī)接入過程的同時(shí)，分析了隨機(jī)接入信道的幀結(jié)構(gòu)以及碼序列和相應(yīng)的資源映射等相關(guān)內(nèi)容。提出了一種PRACH的接收機(jī)算法，并設(shè)計(jì)了接收機(jī)中的檢測門

7、限，最后對接收機(jī)算法進(jìn)行了性能仿真，驗(yàn)證該算法的可行性。
　　 4、深入研究了LTE TDD系統(tǒng)鏈路與系統(tǒng)的接口模型和下行符號定時(shí)同步的問題，在此基礎(chǔ)上推出了一種下行鏈路符號定時(shí)同步的算法，并對該算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。結(jié)論表明該算法比已有算法定時(shí)跟蹤準(zhǔn)確，受信噪比影響小，算法復(fù)雜度低，在不同信道環(huán)境下均可正常工作等優(yōu)點(diǎn)。
　　 通過以上四個(gè)方面的研究，為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)可用性提供了較為完整的應(yīng)用方案，較好的解決了L