宽带无线多媒体集群自适应传输关键技术研究及实现

摘要

宽带集群通信（BoardBand Trunking Communication，B-TrunC）系统是由宽带集群产业联盟组织制定的基于分时长期演进（Time Division Long Term Evolution， TD-LTE）的专网宽带集群通信系统标准。在近年来的专网集群通信领域得到了广泛的研究和应用。论文研究了B-TrunC系统的自适应调制编码（Adaptive Modulation and Coding，AMC）技术，对AMC所需的信道质量参数进行了研究；论文研究了信道质量参数的反馈信道，上行控制信道(Physical Uplink Control Channel， PUCCH）的传输原理及关键技术。论文在多核DSP芯片TMSC6670上对基于信道质量指示的下行链路自适应传输技术和物理上行控制信道进行了实现技术的研究。
　　论文首先研究了下行链路自适应编码调制技术，分析了AMC的调度流程和典型控制参数，论文对AMC实现过程进行了设计，在Matlab上仿真了下行自适应调制编码过程，验证了基于固定阈值算法设计的可行性，也为基于DSP的定点实现提供了性能参考。
　　针对 B-TrunC系统的自适应传输机制，本文研究了典型信道质量参数：信号与干扰加噪声比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）和秩指示（Rank indication，RI）的测量技术。论文研究了多种典型SINR测量算法，包括基于空子载波的SINR测量、基于循环前缀（Cyclic Prefix，CP）相关的SINR测量、基于频域均衡后数据的SINR测量、基于导频的SINR测量，最后基于算法性能和实行复杂度分析选择了基于循环前缀相关的SINR测量和基于空子载波的SINR测量进行了实行技术研究；论文研究了RI的典型测量算法：基于信道矩阵条件数的测量和基于最大化系统容量的测量技术，并根据性能和实现复杂度对基于信道条件数的测量进行了实现技术研究。论文利用Matlab搭建了B-TrunC系统级链路仿真平台，对典型参数的测量技术进行了性能仿真，根据试验样机的需求将算法进行改进及优化在多核DSP平台上进行了实现研究。
　　论文整理了 PUCCH的总体结构和信息格式并给出了 PUCCH的传输方案设计，研究了PUCCH在TM320C6670多核DSP平台上的实现。论文基于PUCCH的传输功能给出了发射机和接收机的任务模块划分和软件设计流程。论文依据算法复杂度对信道估计算法进行了选型；对定点实现的关键模块与浮点仿真链路进行了性能差异分析；论文还对软件实现复杂度进行了统计和分析。论文对PUCCH链路进行了基于信道模拟器的性能测试，分析在加性高斯信道下的定点性能并与Matlab浮点仿真结果进行对比，验证了链路的正确性和可靠性。
　　论文研究了B-TrunC试验系统所使用的串行快速输入输出接口（Serial Rapid I/O，SRIO）。论文分析了 SRIO接口的体系规范与编程机制，并进行了 B-TrunC试验系统的接口设计；本文对基于信道质量指示的下行链路自适应实现过程进行了设计，并在此基础上在多核DSP平台上实现并验证了下行链路自适应过程。论文在信道模拟器上对采用AMC前后的系统进行对比，验证采用基于信道质量指示的自适应技术将提高系统的吞吐量。

目录

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缩略词表

第一章 绪论

1.1宽带无线多媒体集群的研究背景

1.2基于TMS320C6670的实现平台概述

1.3论文的主要研究内容和创新

1.4论文的结构与内容安排

第二章 B-TrunC自适应调制编码关键技术

2.1 B-TrunC物理层简介

2.2 B-TrunC自适应调制编码原理

2.3数字仿真及分析

2.4本章小结

第三章 B-TrunC系统典型信道质量参数的测量技术

3.1 B-TrunC系统中SINR测量技术研究

3.2 B-TrunC系统中秩指示参数测量技术研究

3.3本章小结

第四章 B-TrunC系统物理上行控制信道链路设计

4.1 B-TrunC系统PUCCH发射端设计及实现

4.2 B-TrunC系统PUCCH接收端设计及实现

4.3 B-TrunC实验系统PUCCH链路性能测试

4.4本章小结

第五章 B-TrunC系统中链路自适应的DSP实现及验证

5.1 B-TrunC实验系统中SRIO接口技术实现及验证

5.2信道质量参数测量的DSP实现及验证

5.3 B-TrunC自适应系统性能测试及分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1主要工作及贡献

6.2下一步研究工作

致谢

参考文献

个人简历