基于TDD-LTE的多用户下行共享信道研究与实现

摘要

基于虚拟和现实的世界环境，大量数据喷涌而出实时交汇通信，对无线通信硬件平台的性能有了更高的要求，TI推出了支持多种无线协议基于KeyStone I架构的多核数据处理芯片TMS320C6670。本文研究了基于该芯片平台的时分双工长期演进技术下(Time-Division Duplex Long-Term Evolution，TDD-LTE)下行链路数据共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)的实现，完成了多种典型带宽配置条件和不同用户数目条件下与调度层、射频板的功能联调，最后在典型衰落信道条件下进行了下行链路传输性能的测试与验证。 论文首先研究了 TDD-LTE 物理层协议，基于协议设计了 5MHz、10MHz、20MHz带宽下采用单天线、发射分集、空分复用传输模式的下行数据共享信道基站侧和用户侧链路的总体流程，对总流程进行子模块划分，分析了关键子模块的算法选型和处理流程。运用Matlab搭建了浮点仿真链路，论文在高斯信道和瑞利信道下对各个带宽下的不同传输模式进行了链路的性能仿真，验证了设计方案的正确性，也为基于数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)的定点实现提供了性能参考。 论文重点研究了下行数据共享信道的DSP软件实现。基于多核数据处理芯片的处理资源分析，对基站侧和用户侧链路软件功能模块进行了总体设计与多核分析；实现了 TMS320C6670 芯片携带的快速傅里叶变换协处理器(Fast Fourier Transform Coprocessor，FFTC)、比特级协处理器(Bit Coprocessor，BCP)的调用、配置，对协处理器性能进行了测试与优化；研究了DSP存储空间的管理分配，对缓存机制进行了详细分析，为多核间数据共享的软件实现提供参考；论文完成了基站侧链路Turbo信道编码、层映射、预编码、时域符号生成等的DSP软件实现，完成了用户侧解资源映射、信道估计、信道均衡、软解调、信道译码等子模块的DSP软件实现。 论文完成了试验样机的联合测试。论文设计了物理层与调度层接口的数据交互方案，采用了串口与网口两种方式进行实现，分析了两种方式的优劣；设计了DSP与FPGA接口的数据交互方案，并进行下行链路系统级联合测试，验证了接口方案的正确性与稳定性；论文设计了定点实现的定标方案，与浮点链路对比进行了验证与优化。 论文完成了基于计算机、多核芯片板、射频板、天线的演示系统搭建，实现了基于TDD-LTE技术的基站侧与用户侧的业务传输功能，初步完成了项目需求。 论文最后总结了全文的研究结果，并提出针对 PDSCH 链路进一步研究的方向。

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