基于聯(lián)合時(shí)頻偏估計(jì)的上行同步技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，3G移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足廣大用戶的需求。LTE-Advanced(4G)采用了以 OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）為基礎(chǔ)的多址復(fù)用技術(shù)，系統(tǒng)中子載波的頻譜互相覆蓋，具有嚴(yán)格的正交性。頻率不同步會(huì)破壞子載波的正交性，造成子載波間干擾(ICI)；時(shí)間不同步則會(huì)引入符號(hào)間干擾(ISI)。在 LTE-A上行同步中，采用頻率和時(shí)間同步的方式來降低ICI和ISI對(duì)系統(tǒng)性能的影響。頻率同步是對(duì)由于無線信道的時(shí)變

2、性以及多普勒頻移造成的頻偏進(jìn)行估計(jì)，然后做頻率補(bǔ)償?shù)倪^程；時(shí)間同步則需要估計(jì)出由于多徑等原因?qū)е碌臅r(shí)偏，并轉(zhuǎn)換為時(shí)間提前量(TA)，通知用戶設(shè)備(UE)對(duì)上行發(fā)送時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。頻偏和時(shí)偏估計(jì)的準(zhǔn)確性將直接影響到系統(tǒng)的解調(diào)性能，同時(shí)良好的TA管理方案能夠有效降低基站下發(fā)TA的次數(shù)，減小基站的負(fù)荷。本文在此基礎(chǔ)上主要工作如下：
　　(1)本文在對(duì)LTE-A系統(tǒng)上行同步原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和研究了基于DMRS的時(shí)頻偏估計(jì)算法，并對(duì)

3、基于DMRS的時(shí)頻偏估計(jì)算法做了兩點(diǎn)改進(jìn)。第一，采用交叉相關(guān)，對(duì)時(shí)偏和頻偏進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)來降低計(jì)算復(fù)雜度；第二，綜合考慮不同子載波間隔下做相關(guān)運(yùn)算的時(shí)頻偏誤差值以及計(jì)算復(fù)雜度，然后對(duì)做相關(guān)運(yùn)算的子載波間隔進(jìn)行調(diào)整。仿真結(jié)果表明改進(jìn)后的算法降低了25％的計(jì)算復(fù)雜度，并且時(shí)偏估計(jì)的計(jì)算精度有一定程度的提高。
　　(2)研究了基于門限的 TA管理方案。針對(duì)此算法可能導(dǎo)致在上行信道質(zhì)量良好，長(zhǎng)期沒有時(shí)間提前命令下發(fā)導(dǎo)致UE誤判失步的情況進(jìn)行

4、了改進(jìn)。在基站端添加心跳模塊，定期向UE下發(fā)TA命令，用于降低UE端定時(shí)器超時(shí)誤判失步的情況。MATLAB仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后的方案在不影響B(tài)LER的情況下，能夠有效降低誤判失步的概率。
　　(3)本文在FPGA上對(duì)時(shí)偏估計(jì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。利用DSP Builder完成了導(dǎo)頻信道估計(jì)和時(shí)偏估計(jì)模塊的設(shè)計(jì)，利用Signal Compile生成Quartus II工程，下載到FPGA開發(fā)板，最后通過SignalTap II捕獲FPGA