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无线专网通信系统小区搜索算法的设计与实现

张晓川  
【摘要】:无线通信应用产品正迅速进入到人们日常生活的各个领域,给人们的工作和生活带来了巨大的改变。很多无线数据传输业务都要求在较大的带宽内提供稳定可靠的数据传输服务,并尽可能地提高频带的利用效率。LTE技术作为3G技术的下一代演进,以其卓越的技术优势,已经成为能够满足人们未来通信需求的关键技术。目前五大通信设备厂商,已在中国五个主要城市对LTE通信系统进行组网测试,并取得阶段性进展。 本论文所研究的课题是所在实习企业项目“无线专网通信系统”的一个子课题。此无线专网通信系统是以TD-LTE关键技术为基础,通过设计不同的帧格式以及系统设计指标,以满足用户特殊的通信业务需求,并降低通信成本。本文作者在实习期间主要负责,无线专网通信系统的物理层的DSP开发,包括驱动开发和相应算法的仿真与实现。此通信系统和TD-LTE系统的同步过程相同,主要由下行的小区搜索和上行的随机接入构成。小区搜索的主要目标是实现与目标小区的下行同步并解析出小区的地址。通过与目标小区的同步,在相应的通信资源位置获得小区的配置参数数据。小区搜索是进行同步过程的重要的一步,其算法的实现性能将影响到之后的上行接入和同步保持等过程。所以,小区搜索算法在设计时,要使其具有较小的定时误差和较高的频偏估计精度。 论文作者主要完成的工作内容及成果如下: (1)对现有的OFDM系统的同步原理进行研究,分析了定时误差和频偏误差产生的原因及其对OFDM系统解调产生的影响,为小区搜索算法的设计实现提供理论基础。 (2)根据无线专网通信系统的物理层参数及帧格式,设计出适用于通信系统的小区搜索算法。首先由终端的接入过程,确定了小区搜索的基本流程,并结合对OFDM系统的同步原理的研究,完成小区搜索算法的总体设计。然后依据算法的总体设计并考虑算法实现的可行性,分别对小区搜算法的各模块进行了设计,主要包括:同步信号的产生方法,主同步信号检测和信号定时同步的方法,通过主同步信号进行频偏估计与频偏校正的方法,以及主辅同步信号联合检测的方法。 (3)搭建MATLAB仿真平台,在不同的信道模型下对所设计的小区搜索算法的工作性能进行仿真测试,并对搜索时间和搜索成功率两个参数指标进行验证。验证完成后,在系统平台的DSP芯片上实现小区搜索算法,主要包括DSP和其它模块的数据通信设计和小区搜索算法的定点处理。在编码实现算法后,在硬件平台上对算法的性能进行测试。


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