lte上行关键技术的研究

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1、西安科技大学 硕士学位论文 LTE 上行关键技术的研究 姓名：薛利军 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：曾召华 2011 论文题目：LTE 上行关键技术的研究 专 业：通信与信息系统 硕 士 生：薛利军 （签名） 指导教师：曾召华 （签名） 摘 要 在 2004 年底，3GPP 组织通过了 3G 长期演进计划(Long Term Evoloution，LTE)， LTE 在提供高速数据传输速率和减少系统时延的同时，增大了覆盖范围和系统容量，降 低了运营成本。目前 LTE 是国际化标准组织开展的一项重要工作，因此对 LTE 的研究 是很有必要的。 本文在研究 LTE 上行关键技

2、术的基础上，对信道估计算法进行了深入的 研究。 本文从 LTE 上行关键技术出发。首先介绍了 LTE 系统的核心技术 OFDM 和 MIMO 技术。接下来针对 LTE 上行传输技术，重点介绍了物理共享信道(PUSCH)和上行单载波 频分多址信号的产生以及在终端发送时所采用的两种 MIMO 方式。接下来介绍了 LTE 中的上行信道估计方法，包括上行导频图案的选择、导频位置处的信道估计方法与非导 频位置处的插值方法。 最后根据 LTE 协议的具体规范，搭建了 LTE 上行物理共享信道仿真平台，首先针 对三种基本的信道估计算法进行了仿真，分析和对比了三种基本算法的性能。其次仿真 了两种改进算法，既

3、LMMSE 迭代算法跟 LS 加窗滤波去噪声算法，这两种算法在原有 的算法基础上对性能都有一定的提升。最后，针对 LMMSE 迭代算法复杂度太高这一缺 点， 提出来两种改进算法， 既将 LS 加窗滤波去噪后加入到 LMMSE 算法跟 SVD-MMSE 算法中。仿真结果表明，这两种改进算法跟原有的算法相比较，在没有增加太多运算量 的情况下能够取得比原有算法更好的性能。 关 键 词：LTE；单载波频分多址；物理上行共享信道；信道估计 研究类型：理论研究 Subject : Research on the Key Technique Based on LTE Uplink Specialty : C

4、ommunication and Information System Name : Xue Li-jun (Signature) Instructor : Zeng Zhao-hua (Signature) ABSTRACT At the end of 2004，3G long term evolution (LTE) scheme was passed by 3GPP organization, it can not only provide the high-speed transmission rate and reduce the system delay, but increase

5、 the system capacity and coverage as well as reducing operating costs. LTE has been an important task in the international standard organizations right now. so the research of LTE is very necessary. This article makes a depth study for the channel estimation algorithm based on the key technologies o

6、f LTE uplink. At the beginning of the key technologies of LTE uplink, at first, This paper introduces OFDM and MIMO technology. In the following transmission technology, it mainly focused on the physical uplink shared channel(PUSCH)、uplink DFT-S-FDMA signal generation and double MIMO mode used on th

7、e terminal transmission. Finally, it introduces the channel estimation of LTE uplink, Including the choice of uplink pilot patterns 、the location of pilot channel estimation method and the interpolation method of non-pilot position. At last, according to the specification of LTE protocol, LTE uplink

8、 PUSCH simulation platform is built. It simulates the three basic channel estimation algorithms at first, and then makes a analysis and comparation about the performance of the three basic algorithms. Secondly it simulates two improved channel estimation algorithms, they are LMMSE iterative algorith

9、m and LS channel estimation algorithm by adding Hanming window, they have enhanced the performance in some extent comparing with basic channel estimation .At Last, it proposed two improved algorithms based on the high complexity of LMMSE iterative algorithm, they are LS channel estimation algorithm

10、which are using Hanming window to reduce the noise from the LMMSE and the SVD-MMSE algorithm。The simulation results show that the improved channel estimation algorithm can improve the performance of the existing channel estimation algorithms without adding any complexity comparing with the original

11、algorithms. Key words: LTE DFT-S-FDMA PUSCH Channel Estimation Thesis :Theory research 学 位 论 文 独 创 性 说 明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人或集团已经公开发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 日期： 学 位 论 文 知

12、识 产 权 声 明 书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。 学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题在撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 1 绪论 1 1 绪论 随着通信技术的迅猛发展， 人们对于移动通信的要求已经不仅仅满足于语音

13、业务和 低速的数据业务，越来越多的新型业务已经展现出来，比如视频点播、视频电话、在线 会议、软件下载、音乐下载、在线游戏等等数据业务已经受到了越来越多人的关注，这 些新型业务要求高速的数据服务。 然而现有的移动通信和无线接入系统能提供的带宽有 限，无法达到这些高速的新型业务的要求。因此 3GPP 提出了 LTE 长期演进技术。 1.1 LTE 启动背景 如图 1.1 所示， 传统的通信产业和 IT 产业不约而同地认识到无处不在的移动因特网 （Mobile Internet）市场的重要性，通过 Mobile Internet 平台，运营商可以在任何时间、 任何地点满足用户对宽带 IP 多媒体数据

14、业务的需要，由于宽带无线接入和宽带移动通 信从不同的方向向同一市场渗透，使两种技术的界限越来越模糊，呈现融合的趋势1。 传统 移动通信 （3G） 语音为主 高速移动 5MHz带宽 移动终端 传统宽带 无线接入 （Wi-Fi） 数据为主 固定接入 热点覆盖 便携终端 WiMAX E3G 无处不在的移 动互联网 在线游戏、可视 电话、流媒体、 移动电视、网页 浏览、电子邮件 等等 20MHz带宽 重视低速移动 全分组域 全IP网络 热点覆盖 支持便携终端 可变宽带 中低速移动 支持语音 大规模组网 小区切换 支持移动终端 图 1.1 移动通信和宽带无线接入的融合 “宽带接入移动化”趋势表现为：由大

15、宽带向可变宽带（有效支持小宽带）演变； 由固定接入向支持中低速移动演变；由孤立热点覆盖向支持切换的多小区组网演变；由 数据业务向同时支持语音业务演变；由支持以笔记本电脑为代表的便携终端，向同时支 持以手机为代表的移动终端演变。 “移动通信宽带化”表现为：由 5Hz 以下带宽向 20MHz 带宽演变；由注重高速移动 向低速移动优化演变； 由电路交换/分组交换并重向全分组域演变； 由蜂窝网络向兼顾热 点覆盖演变；终端形态由以移动终端为主向便携、移动终端并重演变。 所以移动通信的发展方向是与互联网密切结合的，未来移动通信的竞争焦点会体现 在越来越多的数据业务，长远方面来看，现有的 3G、3.5G 技

16、术并不能够成为最终的解 决方案，为了应对宽带无线接入技术的竞争，特别是 IEEE802.16/20 的发展，3G 必须加 快后续技术的研发，竞争的加剧进一步推动了移动通信的发展，从而使移动通信宽带化 的进展越来越快2。 西安科技大学硕士学位论文 2 图 1.2 给出了移动通信发展的主要路线示意图，从图中可以看来移动通信有两个主 要特点3： （1）移动通信正在从 2G 向 3G/LTE/4G 发展，载频带宽越来越宽。 （2）传统的语音业务已经不是主导了，主导的业务将是以高速数据为主的网络业 务。 4G IMT-Advanced Likely OFDMA Based Technology 2G GSMGPRS WCDMA R99 EDG