TD-LTE系统自适应的时频同步研究与实现

摘要

随着LTE技术标准的日趋成熟，目前全球已有3家运营商正式启动了TD-LTE商用服务，10家运营商制定了商用计划。TD-LTE技术已逐步成为了移动通信领域的主流技术。在TD-LTE系统中，下行方向采用带循环前缀(CP)的OFDMA多址接入技术，该技术具有高频谱效率、高峰值速率、能够很好地抵抗频率选择性衰落和脉冲噪声，易与MIMO技术相结合等优点，然而由于多普勒频移，发送端和接收端晶体振荡器不匹配等原因引起的符号间干扰(ISI)和子载波间干扰(ICI)，严重地影响了TD-LTE系统中接收机性能，因此同步在整个TD-LTE系统中尤为重要。本文着重研究了TD-LTE系统自适应的符号定时同步和载波频率同步算法及其实现。
　　 本文首先介绍了TD-LTE的发展历程、物理层下行关键技术以及TD-LTE系统中同步的分类;分析了载波频率偏差、符号定时偏差和样值频率偏差对TD-LTE系统性能的影响，以及几种经典的时频同步算法;提出一种TD-LTE系统自适应信道环境的时频同步算法，该算法利用主同步信号(PSS)获取信道冲激响应，估计当前信道环境，结合基于CP和PSS的时频同步算法，自适应调整同步估计参数，为用户终端(UE)提供精确的符号定时同步和载波频率同步。仿真结果表明，在不同的信道环境下，该自适应同步算法都能较好地工作，具有稳定可靠、计算复杂度低，节省了存储空间等优点。最后，基于实验室项目“TD-LTE无线综合测试仪表”为背景，利用TI公司TMS320C6455数字信号处理器(DSP)芯片实现了简化的最小均方误差(MSE)时频同步估计算法，半帧和帧同步以及利用PSS估计小数倍频偏算法。通过Matlab仿真和DSP实现可知，本文给出的同步方案能够较好地运用到项目中。

目录

声明

摘要

缩略表

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 TD-LTE系统简介

1．1．2 TD-LTE系统的主要性能指标

1．2 本文的课题来源和研究现状

1．2．1 课题来源

1．2．2 研究现状

1．2．3 论文主要结构

1．3 本章小结

第二章 TD-LTE系统概述

2．1 TD-LTE系统物理层关键技术

2．1．1 OFDM技术

2．1．2 SC-FDMA技术

2．1．3 MIMO技术

2．2 TD-LTE系统帧结构和时隙结构

2．3 TD-LTE系统同步信号

2．3．1 主同步信号PSS

2．3．2 辅同步信号SSS

2．4 TD-LTE系统小区专用参考信号

2．5 本章小结

第三章 TD-LTE系统同步方法设计与仿真

3．1 同步误差分析

3．1．1 符号定时偏移对TD-LTE系统的影响

3．1．2 频率偏移对TD-LTE系统的影响

3．1．3 样值偏移对TD-LTE系统的影响

3．2 TD-LTE系统时频同步算法

3．2．1 基于循环前缀的最大似然(ML)估计的时频同步算法

3．2．2 基于同步信号(PSS和SSS)的时频同步算法

3．2．3 基于小区专用参考信号的时频同步算法

3．2．4 一种TD-LTE系统中自适应信道环境的时频同步算法

3．3 TD-LTE系统时频同步算法仿真分析

3．3．1 TD-LTE系统仿真平台搭建

3．3．2 TD-LTE系统同步算法仿真

3．4 本章小结

第四章 TD-LTE系统同步方法的DSP实现

4．1 TMS320C6455及其开发环境CCS介绍

4．1．1 TMS320C6455

4．1．2 DSP软件开发平台

4．2 TD-LTE系统时频同步算法的DSP实现

4．2．1 简化MSE时频同步算法的DSP实现

4．2．2 同步信号时频同步算法的DSP实现

4．3 本章小结

第五章 论文总结与展望

5．1 论文工作总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录 攻硕期间从事的科研工作及取得的研究成果