重慶郵電大學(xué)碩士論文 摘要 摘要 近年來(lái)，移動(dòng)通信發(fā)展迅猛，更高信息傳輸速率的需求不斷增加，這就要求 進(jìn)一步改進(jìn)3 g 技術(shù)，3 g p p 和3 g p p 2 相應(yīng)啟動(dòng)了3 g 長(zhǎng)期演進(jìn)( 3 gl t e ，t h et l l i r d g e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e ml o n gt e r me v o l u t i o n ) 的研究工作。3 gl t e 帶來(lái)了第三代移動(dòng)通信之后的新一輪技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，目前正作為一項(xiàng)重 要的內(nèi)容在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)開(kāi)展工作。為了抓住這一輪技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇，提高 在國(guó)際通信領(lǐng)域的地位，我國(guó)也投入了很大力量。 l t e 系統(tǒng)采用o f d m 技術(shù)，o f d m 的頻譜利用率高，抗多徑衰落能力強(qiáng)，但 它有個(gè)明顯的缺點(diǎn)是對(duì)載波頻偏敏感。載波頻率偏移會(huì)影響o f d m 系統(tǒng)子載波間 的正交性，導(dǎo)致子載波間( i c i ) 干擾，影響系統(tǒng)接收機(jī)性能，造成較高的誤碼率， 因此同步在通信系統(tǒng)中占有非常重要的地位。本文著重研究l t e 系統(tǒng)中載波頻率 同步粗調(diào)算法和精調(diào)算法。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了l t e 系統(tǒng)提出的背景環(huán)境與l t e 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀。 然后詳細(xì)闡述了l t e 系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)o f d m 技術(shù)，并對(duì)后續(xù)同步算法中需要 使用的參考信號(hào)，主、次同步信號(hào)進(jìn)行了全面的分析。接著在建立l t e 系統(tǒng)信號(hào) 模型基礎(chǔ)上，分析研究了符號(hào)定時(shí)同步誤差、載波頻偏誤差和采樣頻率偏移誤差 對(duì)l 1 工系統(tǒng)性能的影響。 本文實(shí)現(xiàn)頻偏估計(jì)是分成兩個(gè)階段進(jìn)行的。利用l t e 系統(tǒng)的次同步信號(hào)和循 環(huán)前綴構(gòu)建似然函數(shù)，提出了適用于l t e 系統(tǒng)的載波頻率粗調(diào)同步算法。為了驗(yàn) 證算法的可行性，在l t e 信道模型下進(jìn)行仿真并分析仿真結(jié)果，之后對(duì)兩個(gè)算法 的性能進(jìn)行了比較。頻率精調(diào)算法是利用l t e 系統(tǒng)的同步信號(hào)和參考信號(hào)來(lái)完成 的。從仿真結(jié)果可以看出本文提出的載波頻率估計(jì)的改進(jìn)方案在性能上優(yōu)于現(xiàn)有 的算法。 關(guān)鍵詞：l t e ，o f d m ，載波頻率同步，最大似然估計(jì)算法，循環(huán)前綴 重慶郵電大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t a b s t r a c t r e c e n t l y , t h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nh a sd e v e l o p e ds oq u i c k l ya n dt h en e e do f h i g h e rr a t eo ft r a n s m i t t e di n f o r m a t i o nw h i c hr e q u i r e si m p r o v i n gt h e t h i r dg e n e r a t i o n m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ss y s t e m t h e3 g p pa n d3 g p p 2s t a r tu pt h er e l a t e di n v e s t i g a t i o n o n3 gl t e ，w h i c hb r i n g sn e wc h a n c ea n dc h a l l e n g e n o wa sa l li m p o r t a n tc o n t e n tt o w o r kw i t h i nt h ei n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n i no r d e rt os e i z et h e o p p o r t u n i t yo ft h i sr o u n do ft e c h n o l o g yd e v e l o p m e n ta n di m p r o v et h es t a t u s o f i n t e r n a t i o n a lc o m m u n i c a t i o n s ，c h i n ah a si n v e s t e dag r e a tp o w e r l t e s y s t e ma d o p t so f d mt e c h n o l o g y , w h i c hh a sh i 曲b a n d w i d t he f f i c i e n c ya n d s t r o n ga n t i - m u l t i p a t hf a d i n gc a p a b i l i t y b u to f d mh a sa l lo b v i o u sd i s a d v a n t a g ew h i c h i sc a t r r i e rf r e q u e n c yo f f s e ts e n s i t i v i t y o f d mc a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e tw i l la f f e c tt h e o r t h o g o n a l i t y b e t w e e n s u b c a r r i e r s ，l e a d i n g t o i c i ；a f f e c t t h e s y s t e m r e c e i v e r p e r f o r m a n c e ，r e s u l t i n gi nh i 曲e r r o rr a t e ，s os y n c h r o n i z a t i o np l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l e i nac o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h i sp a p e rf o c u s e so nf r e q u e n c ys y n c h r o n i z a t i o na l g o r i t h m s o nl t es y s t e m f i r s t l y , t h i sp a p e rb r i e f l y i n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do fl t es y s t e ma n dt h e d e v e l o p m e n ta c t u a l i t y o fi t s s t a n d a r d s e c o n d l y , l t es y s t e m a n di t s k e y t e c h n o l o g y - - o f d mt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e di nd e t a i l t h e na n a l y z et h e r e f e r e n c e s i g n a l ，t h ep r i m a r ys y n c h r o n i z a t i o ns i g n a la n ds e c o n ds y n c h r o n i z a t i o ns i g n a lw h i c ha r e u s e di nt h en e x ts y n c h r o n i z a t i o na l g o r i t h m s f i n a l l y ，b a s e do nt h el t es y s t e ms i g n a l m o d e l ，s y m b o lt i m i n gs y n c h r o n i z a t i o ne r r o r , c a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e te r r o ra n ds a m p l i n g f r e q u e n c yo f f s e te r r o ra r ea n a l y z e dc a r e f u l l y i nt h i sp a p e r , t h er e a l i z a t i o no ff r e q u e n c yo f f s e te s t i m a t i o ni sd i v i d e di n t ot w o p h a s e s i nt h ef i r s tp h a s e ，a l g o r i t h m so fc a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e ts y n c h r o n i z a t i o nf o rl t e s y s t e ma r ea l s op r o p o s e dw h i c hi su s e ds e c o n ds y n c h r o n i z a t i o ns i 罌腳a n dc pt ob u i l d m a x l i k e h o o df u n c t i o n i no r d e rt ov a l i d a t et h ef e a s i b i l i t yo ff r e q u e n c ys y n c h r o n i z a t i o n a l g o r i t h m s ，as e r i e so fs i m u l a t i o n sa r ep e r f o r m e di nl t ec h a n n e lm o d e l sa n dt h e s i m u l a t i o nr e s u l t sa r ea n a l y z e dc a r e f u l l y t h es e c o n dp h a s eu s e df r e q u e n c yo f f s e t a l g o r i t h mo ns y n c h r o n i z a t i o ns i pa n dr e f e r e n c es i g n a l s i m u l a t i o ns h o w st h a tt h e p e r f o r m a n c eo fp r o p o s e da l g o r i t h m si sb e t t e rt h a nt h ee x i s t i n ga l g o r i t h m s k e y w o r d s ：l t e ，o f d m ，c a r r i e rf r e q u e n c ys y n c h r o n i z a t i o n , m l ，c p 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 1 1 本課題研究背景 第一章緒論 無(wú)線通信在最近兩年發(fā)展極其迅速，不僅越來(lái)越廣泛地滲透進(jìn)每個(gè)人的日常 生活，改變?nèi)藗兊娜粘Ｉ罘绞?，而且已?jīng)成為我國(guó)乃至世界各國(guó)最主要的高新 技術(shù)產(chǎn)業(yè)支柱之一。目前，全球移動(dòng)通信正呈現(xiàn)出移動(dòng)化、寬帶化和i p 化的趨勢(shì)， 在傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展，力爭(zhēng)提供寬帶服務(wù)的同時(shí)，部分寬帶無(wú)線接 入技術(shù)( 如移動(dòng)w i m a x 8 0 2 1 6 e 技術(shù)) 也開(kāi)始提供部分移動(dòng)功能，通過(guò)寬帶移動(dòng) 化，試圖從移動(dòng)通信市場(chǎng)上分一杯羹。在這種背景下，移動(dòng)通信業(yè)界提出了新的 市場(chǎng)需求，要求進(jìn)一步改進(jìn)和增強(qiáng)3 g 技術(shù)，提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力，以向用 戶提供更好的服務(wù)，并與其他技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。因此，3 g p p ( 3 r dg e n e r a t i o np a m l e r s l l i p p r o j e c t ) 組織在u m t s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 系統(tǒng)之后，于 2 0 0 4 年1 2 月正式發(fā)起了對(duì)l t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ) 【i j 系統(tǒng)的研究。它的市場(chǎng) 目標(biāo)是在下一個(gè)十年中能夠成為具有競(jìng)爭(zhēng)力的無(wú)線通信系統(tǒng)。 3 gl t e 帶來(lái)了第三代移動(dòng)通信之后的新一輪技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，目前正 作為一項(xiàng)重要的內(nèi)容在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)開(kāi)展工作。為了抓住這一輪技術(shù)的發(fā)展 機(jī)遇，提高我國(guó)在國(guó)際通信領(lǐng)域的地位，包括運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、科研院所以及高 ?！鞍肆毖芯苛α吭趦?nèi)的國(guó)內(nèi)各相關(guān)單位在政府部門的領(lǐng)導(dǎo)和組織下正積極 參與研究工作，并且取得了良好的效果。經(jīng)過(guò)3 年多的工作，l t e 標(biāo)準(zhǔn)己接近完 成。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用o f d m 、m i m o 等先進(jìn)的無(wú)線傳輸技術(shù)【2 j 、扁平網(wǎng)結(jié)構(gòu)和全i p 系統(tǒng)架構(gòu)，支持最大2 0 m h z 的系統(tǒng)帶寬、超過(guò)2 0 0 m b i t s 的峰值速率和更短的傳 輸延時(shí)，頻譜效率達(dá)到3 g p pr 6 標(biāo)準(zhǔn)的3 5 倍1 3 】，是一項(xiàng)重大的革新。 根據(jù)3 g p p 標(biāo)準(zhǔn)組織原始時(shí)間表，4 g 的正式商用最早要到2 0 1 5 年，在此期間， 傳統(tǒng)電信設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。用戶需求、市場(chǎng)挑戰(zhàn)等共同推 動(dòng)了3 g p p 在4 g 出現(xiàn)之前加速制定新的空中接口和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。l t e 一方 面可以在幾年內(nèi)保持3 g p p 標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)其他移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，另一方面 也為3 g p p 標(biāo)準(zhǔn)向i m t - a d v a n c e d 階段演進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)在未來(lái)1 0 年 內(nèi)，l t e 作為最具影響力的寬帶移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，將受到業(yè)界越來(lái)越廣泛 的關(guān)注。我國(guó)企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)在3 g p p 標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中積極參與，占有重要的地位。尤 其是在t d s c d m a 及其后續(xù)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，如t d l t e 的標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，我國(guó)始終 處于領(lǐng)先和主導(dǎo)的位置。 重慶郵電大學(xué)碩士論文第一章緒論 1 2 本課題研究意義和研究現(xiàn)狀 1 2 1 研究意義 同步技術(shù)是任何一個(gè)通信系統(tǒng)都需要解決的實(shí)際問(wèn)題，其性能直接關(guān)系到整 個(gè)通信系統(tǒng)的性能?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有準(zhǔn)確的同步算法，就不可能進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳 輸，它是信息可靠傳輸?shù)那疤?，在l t e 系統(tǒng)中也是如此。l t e 系統(tǒng)中存在如下的 同步問(wèn)題： u e 跟e n o d e b 之間的同步，即下行同步。 上行同步，即為了保證上行多用戶之間的正交性，要求各用戶的信號(hào)同時(shí) 到達(dá)e n o d e b ，誤差在c p 以內(nèi)，因此需要根據(jù)用戶距e n o d e b 的位置遠(yuǎn)近調(diào)整它 們的發(fā)射時(shí)間。 e n o d e b 之間的同步，保持e n o d e b 之間的正交性可以使l t e 系統(tǒng)獲得更好 的性能。 同步過(guò)程大致分為兩個(gè)階段：同步捕獲和同步跟蹤。捕獲階段是指在比較寬 的范圍內(nèi)捕捉到參數(shù)，并且使補(bǔ)償后的各偏差變量限定在一個(gè)非常小的范圍之內(nèi)， 無(wú)需考慮后面跟蹤的性能如何；跟蹤階段主要針對(duì)各偏差變量隨機(jī)變化部分引起 的抖動(dòng)，如多普勒頻移、相位抖動(dòng)和定時(shí)抖動(dòng)，需要對(duì)它們進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，以獲 取更高精度的同步。在捕獲階段，系統(tǒng)采用比較復(fù)雜的同步算法，對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的 同步信息進(jìn)行處理，獲得初步的系統(tǒng)同步。 本論文研究的重點(diǎn)就是頻率同步的捕獲階段。 1 2 2o f d m 系統(tǒng)的同步算法現(xiàn)狀 l t e 系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是正交頻分復(fù)用技術(shù)( o f d m ) ，它是一種無(wú)線環(huán)境下的 高速傳輸技術(shù)，要在l t e 系統(tǒng)中充分利用o f d m 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，首先必須解決o f d m 中的同步問(wèn)題。 o f d m 同步可以分為時(shí)域和頻域上的同步。一般來(lái)說(shuō)，從同步利用的不同的 數(shù)據(jù)的情況，o f d m 同步算法分為兩大類： 一類是數(shù)據(jù)輔助型。引入特殊的同步塊，采用訓(xùn)練符號(hào)或?qū)ьl等附加信息， 通過(guò)改變導(dǎo)頻或訓(xùn)練符號(hào)的結(jié)構(gòu)，碼型等，以便更容易進(jìn)行同步信息的提取，得 到更好的同步性能。這類算法的優(yōu)點(diǎn)捕獲快，精度高。數(shù)據(jù)輔助型算法主要分為 以下幾類： 基于訓(xùn)練符號(hào) 基于訓(xùn)練符號(hào)的同步方法，通常是在時(shí)域?qū)⒁阎畔⒓尤雘 f d m 符號(hào)。訓(xùn)練 2 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章緒論 符號(hào)可以同時(shí)擁有同步和信道估計(jì)兩部分的功能。這方面最早由m o o s e 提出1 4 j ， 其基本思想是構(gòu)造兩個(gè)完全相同的o f d m 符號(hào)，利用相同的結(jié)構(gòu)之間的時(shí)域相關(guān) 性來(lái)進(jìn)行頻偏估計(jì)。頻偏估計(jì)方法的前提條件是時(shí)間同步已精確完成。m o o s e 同 時(shí)指出，使用的訓(xùn)練符號(hào)越短，利用最大似然法進(jìn)行頻偏估計(jì)的范圍越大。此方 法估計(jì)精度很高，但是估計(jì)范圍有限，而且系統(tǒng)效率不高。后來(lái)，出現(xiàn)了將頻偏 劃分為整數(shù)頻偏和小數(shù)頻偏兩部分進(jìn)行的兩級(jí)估計(jì)算法。s c h m i d l 提出利用兩個(gè)訓(xùn) 練符號(hào)進(jìn)行時(shí)間頻率同步1 5 j 。它的訓(xùn)練符號(hào)的結(jié)構(gòu)是：第一個(gè)訓(xùn)練符號(hào)由前后完全 相同的兩部分組成，利用這兩部分的相關(guān)性，通過(guò)尋找其最大相關(guān)值及其相位信 息來(lái)完成時(shí)間同步和小數(shù)部分頻偏估計(jì)；小數(shù)部分頻偏補(bǔ)償后，對(duì)第二個(gè)訓(xùn)練符 號(hào)與第一個(gè)訓(xùn)練符號(hào)之間進(jìn)行差分編碼，構(gòu)成估計(jì)代價(jià)函數(shù)，進(jìn)行整數(shù)部分的頻 偏估計(jì)。該方法有很強(qiáng)的時(shí)間頻率同步能力，而且復(fù)雜度不高。 t u f v e s s o n 提出了利用重復(fù)p h i 序列進(jìn)行時(shí)間頻率同步的算法【6 】，本算法利用 時(shí)域p n 序列的優(yōu)良相關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)o f d m 的時(shí)間頻率同步。讓接收與本地p n 序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，同步時(shí)有明顯的尖峰輸出，就找到了時(shí)間同步點(diǎn)。然后將此 時(shí)的相關(guān)值求幅角，就得到了頻率移值。與其它同步方法比，它具有虛警概率和 漏報(bào)概率低的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是加入同步數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率。 基于子載波導(dǎo)頻 基于子載波的導(dǎo)頻又稱為頻域?qū)ьl，即將導(dǎo)頻符號(hào)插入特定的子載波位置， 目的主要是為了在收端對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)和數(shù)據(jù)恢復(fù)，同時(shí)也可以被用于同步。需 要說(shuō)明的是，之前需要進(jìn)行時(shí)間粗同步。m i c h a e ls p e t h 提出利用循環(huán)前綴進(jìn)行時(shí) 域粗估計(jì)【刀。這樣在頻域上，就可以采用導(dǎo)頻的相關(guān)特性來(lái)完成對(duì)整數(shù)頻偏估計(jì)和 時(shí)間精同步。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是只需要循環(huán)前綴和導(dǎo)頻，并不需要其他資源，數(shù) 據(jù)傳輸效率高，缺點(diǎn)是算法的跟蹤時(shí)間較長(zhǎng)。 另一類是非數(shù)據(jù)輔助型。從發(fā)送信號(hào)已知的結(jié)構(gòu)( 如循環(huán)前綴) ，接收機(jī)其 他處理部分( 如信道估計(jì)) ，或者對(duì)經(jīng)過(guò)f f t 變換后信號(hào)本身進(jìn)行處理，進(jìn)一步 提取同步信息。一般來(lái)說(shuō)，分為全盲同步和半盲同步。這類算法的優(yōu)點(diǎn)避免由于 插入導(dǎo)頻符號(hào)而帶來(lái)的資源的浪費(fèi)。缺點(diǎn)是為了獲得高精度需要幾十個(gè)甚至上百 個(gè)o f d m 塊，捕獲時(shí)間長(zhǎng)，適合下行的蜂窩系統(tǒng)，廣播系統(tǒng)。非數(shù)據(jù)輔助型算法 主要分為以下幾類： 基于循環(huán)前綴 o f d m 信號(hào)的同步可以充分利用o f d m 信號(hào)的特點(diǎn)展開(kāi)。由于o f d m 符號(hào)間 存在循環(huán)前綴c p ，考察間隔為n 的兩個(gè)接收樣本點(diǎn)之間的相關(guān)性。如果這兩個(gè)樣 本點(diǎn)中，一個(gè)屬于前綴，一個(gè)屬于同一個(gè)o f d m 碼元之內(nèi)的拷貝信息，則兩者相 關(guān)性大；如果一個(gè)屬于c p ，一個(gè)屬于不相關(guān)信息，則兩者相關(guān)性小。基于c p 的 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章緒論 同步算法正是基于這樣的思想。實(shí)際中通常采用的是最大似然估計(jì)算法( m l ， m a x i m u ml i k e l i h o o d ) 。但是，在多徑信道中，由于i s i 的影響會(huì)破壞c p 的循環(huán)性， 所以會(huì)影響c p 算法的有效性，而且利用c p 進(jìn)行頻偏估計(jì)的范圍有限，只能估計(jì) 頻偏的小數(shù)部分。因此基于c p 的同步算法往往只能用于時(shí)偏和小數(shù)頻偏的粗估 計(jì)。 盲同步 由于訓(xùn)練序列和導(dǎo)頻等會(huì)增加傳輸開(kāi)銷，從而降低通信效率，而且在某些應(yīng) 用中無(wú)法在發(fā)端提供訓(xùn)練符號(hào)，如軍事偵聽(tīng)、多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)等等，于是出現(xiàn)了盲 同步方法。盲同步只需利用傳輸數(shù)據(jù)便可以自我恢復(fù)，無(wú)需等到下一個(gè)訓(xùn)練符號(hào) 到達(dá)之后才能重新工作，進(jìn)一步提高了傳輸速率、帶寬利用率和信噪比。盲同步 分為全盲和半盲。全盲同步只有輸出的數(shù)據(jù)可供使用，而半盲同步則是除了接收 數(shù)據(jù)提供的信息外，還有其他的輔助信息可以利用。 1 3 本課題主要完成的工作和結(jié)構(gòu)安排 本論文是假設(shè)l t e 系統(tǒng)下行鏈路時(shí)間同步已經(jīng)完成，圍繞頻率同步的捕獲階 段展開(kāi)研究，沒(méi)有考慮接下來(lái)的跟蹤階段。研究過(guò)程主要采用了理論研究與計(jì)算 機(jī)m a t l a b 實(shí)驗(yàn)仿真相結(jié)合的方式【8 】，首先在理論上進(jìn)行了分析和推導(dǎo)，研究其 可行性：其次，在計(jì)算機(jī)上使用m a t l a b 軟件進(jìn)行仿真；最后根據(jù)對(duì)不同算法進(jìn) 行比較。 本文的主要工作有： 通過(guò)對(duì)l t e 最新協(xié)議的學(xué)習(xí)，了解了l t e 系統(tǒng)基本原理，以及l(fā) t e 體系 結(jié)構(gòu)、l t e 物理層、l t e 無(wú)線接口協(xié)議以及l(fā) t e 無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理等基 礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)l t e 系統(tǒng)框架有了整體的把握。 研究頻率同步主要的幾種算法，并應(yīng)用在l t e 系統(tǒng)中，根據(jù)l t e 系統(tǒng)的特 殊情況進(jìn)行仿真。 在計(jì)算機(jī)m a t l a b 軟件環(huán)境下，建立l t e 下行鏈路級(jí)仿真平臺(tái)，在實(shí)現(xiàn)頻 率同步時(shí)如果單純使用次同步信號(hào)，由于可用數(shù)據(jù)量有限，一步無(wú)法達(dá)到系統(tǒng)所 規(guī)定的頻率精度要求，所以本文在實(shí)現(xiàn)時(shí)將分成兩個(gè)階段進(jìn)行。第一個(gè)階段頻率 粗調(diào)，第二個(gè)階段頻率精調(diào)。 本文共分為六章，結(jié)構(gòu)安排如下： 第二章首先介紹了l t e 系統(tǒng)，詳細(xì)描述了關(guān)鍵技術(shù)之一o f d m 技術(shù)1 9 j ，然后 簡(jiǎn)要講述了l t e 系統(tǒng)物理層幀結(jié)構(gòu)、物理層關(guān)鍵技術(shù)【1 1 。 第三章分析同步誤差的存在對(duì)l t e 系統(tǒng)性能影響。在建立l t e 系統(tǒng)信號(hào)模型 基礎(chǔ)上，分析了符號(hào)定時(shí)同步誤差、載波頻偏誤差、采樣時(shí)鐘偏移誤差對(duì)l t e 系 4 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章緒論 統(tǒng)接收機(jī)性能的影響i 圳。 第四章研究l t e 系統(tǒng)的頻率同步粗調(diào)算法。載波頻偏估計(jì)主要分為小數(shù)倍載 波頻偏估計(jì)和整數(shù)倍載波頻偏估計(jì)。本文主要研究小數(shù)倍頻偏估計(jì)算法，并分成 兩個(gè)階段進(jìn)行估計(jì)，頻率粗調(diào)和頻率精調(diào)。頻率粗調(diào)選用了兩種算法，先是利用 次同步信號(hào)依據(jù)最大似然原理來(lái)完成【9 l 【1 0 1 ，之后利用c p 構(gòu)建似然函數(shù)【9 1 。為了驗(yàn) 證算法的可行性，將頻率估計(jì)算法在l t e 信道模型下進(jìn)行仿真，并分析仿真結(jié)果， 最后對(duì)兩種算法進(jìn)行性能比較。 第五章研究l t e 系統(tǒng)的頻率同步精調(diào)算法。本章采用兩種算法：基于同步信 號(hào)的頻偏估計(jì)算法、基于參考信號(hào)改進(jìn)的頻偏估計(jì)算法【l l 】【1 2 】【1 3 】【1 4 1 ，在后者中利用 了簡(jiǎn)化的內(nèi)插函數(shù)法對(duì)現(xiàn)有的頻偏估計(jì)算法進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)行仿真，并進(jìn)行性能比 較。 第六章總結(jié)全文，并指出今后需要進(jìn)一步研究和考慮的問(wèn)題。 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 2 1l 1 甩的主要目標(biāo) 在第三代移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程中，隨著r 9 9 ，r 4 ，r 5 ，r 6 和r 7 各個(gè)版本技術(shù)規(guī) 范的發(fā)布，3 g p p 作為w c d m a 和t d s c d m a 這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的 主要組織，對(duì)基于c d m a 技術(shù)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用，近 年來(lái)這些系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了商用的進(jìn)程。與此同時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)也在不斷發(fā)展， 尤其是以o f d m 技術(shù)為代表的各項(xiàng)新技術(shù)成為熱點(diǎn)，并逐漸走向了產(chǎn)業(yè)化。特別 是這些新技術(shù)隨著無(wú)線寬帶接入系統(tǒng)中的出現(xiàn)，將無(wú)線通信的接入速率提升到了 1 0 0 m b i t s 的范疇，同時(shí)開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)于終端移動(dòng)性的支持，這給正處于3 g 發(fā)展期 的傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信帶來(lái)了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。在這樣的背景下，作為傳統(tǒng)領(lǐng)域的 領(lǐng)導(dǎo)者，無(wú)論是為了促進(jìn)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，還是應(yīng)對(duì)行業(yè)內(nèi)激烈的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，保 持移動(dòng)通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，都要求3 g p p 作出進(jìn)一步的努力，因此就出現(xiàn)了3 g l t e 技術(shù)。 2 0 0 4 年1 2 月在希臘雅典會(huì)議上，3 g p p 確定了一個(gè)l t e 項(xiàng)目的總體目標(biāo)。這 個(gè)總體目標(biāo)是高速率、低延遲和數(shù)據(jù)包優(yōu)化的無(wú)線接入技術(shù)3 g p pl t e 項(xiàng)目的主要 性能目標(biāo)【2 】【j 5 j ： 在2 0 m h z 頻譜帶寬能夠提供下行1 0 0 m b i t s 、上行5 0 m b i t s 的峰值傳輸速 率； 改善小區(qū)邊緣用戶的性能； 提高小區(qū)容量： 降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5 m s ，控制平面從睡眠狀態(tài) 到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于5 0 m s ，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于1 0 0 m s ； 支持1 0 0 k m 半徑的小區(qū)覆蓋； 能夠?yàn)? 5 0 k m h 高速移動(dòng)用戶提供 1 0 0 k b i t s s 的接入服務(wù)； 支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1 4 m h z - 2 0 m h z 多種帶寬。 為了實(shí)現(xiàn)上述總體目標(biāo)，l t e 首先從定義需求上開(kāi)始，主要業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)指 標(biāo)包括： 數(shù)據(jù)速率和頻譜效率。峰值速率為：下行1 0 0 m b i t s ，上行5 0 m b i t s ( 相應(yīng)的 系統(tǒng)的最大帶寬為2 0 m h z ，頻譜效率為下行5 b i t s h z 、上行為2 5 b i t s h z ) ，支持 成對(duì)和不成對(duì)頻譜分配； 時(shí)延。系統(tǒng)分組域業(yè)務(wù)為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，以支持實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)，降低無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延。目前的指標(biāo)主要是參考v o i p 等各種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的q o s 要求而得到。 6 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 同時(shí)，系統(tǒng)減小了控制平面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)延，有利于改善用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的體 驗(yàn)。在用戶數(shù)據(jù)平面，空中單向時(shí)延小于5 m s 在控制平面，用戶從空閑狀態(tài)到連 接狀態(tài)的時(shí)延小于1 0 0 m s ； 覆蓋和移動(dòng)性。小區(qū)覆蓋半徑在5 k m 以下時(shí)，應(yīng)該滿足l t e 項(xiàng)目的所有性 能要求，支持小于3 0 k m 的小區(qū)覆蓋能力，但允許有一定的性能損失。演進(jìn)系統(tǒng)應(yīng) 支持終端在整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的移動(dòng)性，優(yōu)化對(duì)低速移動(dòng)用戶的服務(wù)，提供高移動(dòng) 速度能力； 面向廣播、多播的m b m s 業(yè)務(wù)。演進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)該增強(qiáng)對(duì)于組播和廣播業(yè)務(wù) ( m b m s ，m u l t i m e d i ab r o a d c a s t m u l t i c a s ts e r v i c e s ) 的支持，實(shí)現(xiàn)m b m s 這種非對(duì) 稱業(yè)務(wù)與雙向業(yè)務(wù)的結(jié)合，以及m b m s 在非對(duì)稱頻段的使用。 2 2l t e 基本的物理層傳輸方案 3 g p pr a n l 工作組對(duì)各個(gè)公司提交的候選提案進(jìn)行了概括和收斂，確定了6 種備選多址方式，包括： f d d ，上行采用單載波f d m a ( s c f d m a ) ，下行采用o f d m 接入技術(shù) ( o f d n i a o f d ma c c e s s ) ： f d d ，上下行都采用o f d m a ； f d d ，上下行都采用多載波w c d m a ( m c w c d m a ) ； l - o o ，上下行都采用多載波時(shí)分同步c d m a ( m c t d s c d m a ) ； t d d ，上下行都采用o f d m a ； ( 9 t d d ，上行采用單載波f d m a ( s c f d m a ) ，下行采用o f d m a 。 空中接口物理層技術(shù)是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)與標(biāo)志，3 g p p 組織就l t e 系統(tǒng)物 理層下行傳輸方案很快達(dá)成一致，采用先進(jìn)成熟的o f d m a 技術(shù)；但上行傳輸方 案卻爭(zhēng)論不斷，很大部分設(shè)備商考慮到o f d m 較高的峰均比會(huì)增加終端的成本和 功耗，限制終端使用時(shí)間，堅(jiān)持采用峰均比較低的s c f d m a 方案，但一些積極 參與w i m a x 標(biāo)準(zhǔn)組織的公司卻經(jīng)過(guò)多次會(huì)議的協(xié)商，有了初步的結(jié)論，首先從6 種候選的多址技術(shù)方案中，選擇了“上行s c - f d m a ，下行o f d m a 的方案作為 l t e 關(guān)于多址方式的工作假設(shè)以進(jìn)行后續(xù)研究工作。同時(shí)，對(duì)于基于c d m a 技術(shù) 的候選提案，確定了將作為對(duì)現(xiàn)有3 g 系統(tǒng)更加直接的演進(jìn)方式在目前3 g p p 已有 的版本演進(jìn)路線上進(jìn)行，由此也基本確定了l t e 系統(tǒng)將采用以o f d m 技術(shù)為基礎(chǔ) 的多址方式。 對(duì)用戶的頻域信號(hào)進(jìn)行子載波映射，可選擇集中式映射或者分布式映射，再 7 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 通過(guò)i f f t ，然后加c p 。不同的用戶分配不同的載波，用戶數(shù)據(jù)在頻域上相互正交。 o f d m a 系統(tǒng)的發(fā)射端結(jié)構(gòu)框圖如圖2 1 所示。 用戶1 用戶2 用戶i i 子 載 波 i f f l r f 插入 映 l ic p 射 n f f r 圖2 1o f d m a 系統(tǒng)發(fā)射端結(jié)構(gòu)框圖 2 3m 中的關(guān)鍵技術(shù)o f d m 技術(shù) 上一節(jié)中討論了在l t e 系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的o f d m 技術(shù)已經(jīng)作為下行傳輸方案被 采用，并且它還可以用于其他無(wú)線技術(shù)，如：w i m a x 和d v b 廣播技術(shù)。l t e 系 統(tǒng)中，由于傳輸帶寬可以到達(dá)2 0 m ，隨著帶寬增加，當(dāng)信號(hào)帶寬大于相干帶寬時(shí) 存在頻率選擇性衰落，o f d m 技術(shù)的特點(diǎn)則是可以有效地抵抗頻率選擇性衰落。 o f d m 技術(shù)將傳輸帶寬劃分為相互正交的子載波集，通過(guò)將不同的子載波集分配 給不同的用戶，可用帶寬資源被靈活地在不同移動(dòng)終端之間共享，從而避免了不 同用戶間的多址干擾。l t e 下行鏈路中o f d m 調(diào)制過(guò)程如圖2 2 所示。 i i 頻域 l o f d m 調(diào)制 域 圖2 2l t e 下行多址方式- - o f d m 框圖 o f d m i 8 】即正交頻分復(fù)用，是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其基本原理就是把高速的 數(shù)據(jù)流通過(guò)串并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸。由 于每個(gè)子信道中的符號(hào)周期會(huì)相對(duì)增加，因此可以減輕由無(wú)線信道的多徑時(shí)延擴(kuò) 展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對(duì)系統(tǒng)造成的影響。而加入循環(huán)前綴作為保護(hù)時(shí)隙，可以 避免由多徑帶來(lái)的信道間干擾。同時(shí)，利用子載波間的正交性，o f d m 技術(shù)可以 提高頻譜利用率，且可以有效地抵抗頻率選擇性衰落。 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 o f d m 系統(tǒng)的重要優(yōu)點(diǎn)是可以利用快速傅立葉變換實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，從而可 以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。其系統(tǒng)模型框圖【1 6 】如圖2 3 所示。 簿 邙 s p 盟如 叫竺p p ，s 讎 - 長(zhǎng)鞠墊i 圖2 3o f d m 系統(tǒng)基本模型框圖 由圖可知，一個(gè)o f d m 符號(hào)之內(nèi)包括多個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)制的子載波的合成信號(hào)，設(shè) n 表示子信道的個(gè)數(shù)，t 表示o f d m 符號(hào)的寬度，也是單個(gè)子載波調(diào)制符號(hào)的時(shí) 間。z ( 江0 ，l ，n 一1 ) 是分配給每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)符號(hào)，第0 個(gè)子載波的載波頻率 設(shè)為0 ，r e c t ( t ) = 1 ，i ，懌t 2 ，則從f = t s 開(kāi)始的o f d m 符號(hào)復(fù)數(shù)形式可以表示為： 印) 2 委i v - - i 諺刪( 一) e x p j 2 萬(wàn)z ( ) 】t f 式( 2 1 ) s ( f ) = 0 f 丁+ 需要注意的是o f d m 的正交性體現(xiàn)在子載波上面，由于在一個(gè)o f d m 符號(hào)周 期內(nèi)包含整數(shù)個(gè)子載波，而且各個(gè)相鄰子載波之間相差一個(gè)周期，從而保證了子 載波之間的正交性。即 ；e x p ( j w , 分e x p ( 一刪衍= 器三 加2 ) 如對(duì)式( 2 1 ) 中的第個(gè)子載波進(jìn)行解調(diào)，然后在時(shí)間長(zhǎng)度t 內(nèi)進(jìn)行積分， 即： 匆= 州幼吾”摯舭季) ) 擊 = 亍1 彰n - - 1 j ， s “吲珈孚。一渺 式( 2 3 ) = 哆 由此可見(jiàn)，解調(diào)部分能完全恢復(fù)原始信號(hào)，然而上述方法所需要的設(shè)備十分 復(fù)雜，當(dāng)n 較大時(shí)，需要大量的正弦波發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器和解調(diào)器等，因 此成本非常昂貴。為了降低o f d m 系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，通常用離散傅立葉( d f t ) 和反變換( i d f t ) 來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。近幾年來(lái)，由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)f f t ( 快 9 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 速傅里葉變換) 的發(fā)展，使o f d m 技術(shù)有了革命性的變化。f f t 允許將各個(gè)子載 波重疊排列，同時(shí)保持子載波之間的正交性( 以避免子載波之間干擾) 。如圖2 4 所示，相同的帶寬內(nèi)可以容納更多的子載波，因此部分重疊的子載波排列可以大 大提高頻譜效率，也正是由于子載波間的正交性，子載波間頻譜可以交錯(cuò)重疊， 從而與傳統(tǒng)的f d m 相比較，可以使頻譜效率提高近1 倍，如圖2 4 所示。 信道1信道2信道3 信道4 信道5 信道6 門n 默聊 y 、 一一 節(jié)省的帶寬 j 窒 ( b ) 圖2 4 ( a ) 傳統(tǒng)f d m 頻譜( b ) o f d m 頻譜 o f d m 中各子載波之間是正交的，如圖2 5 所示。每一個(gè)子載波頻率的最大值 處，所有其它子信道的頻譜值恰好為零。由于在接收端對(duì)o f d m 信號(hào)解調(diào)時(shí)，需 要計(jì)算這些點(diǎn)上所對(duì)應(yīng)的每一個(gè)子載波頻率的最大值，因此可以從多個(gè)相互重疊 的子信道符號(hào)頻率中提取每個(gè)子信道符號(hào)，而不會(huì)受到其他子信道的干擾。 f 加坍 a 尹 釉執(zhí) ， - u 圖2 5o f d m 子載波頻譜和o f d m 子信道符號(hào)的頻譜 應(yīng)用o f d m 的一個(gè)重要原因在于它可以有效地對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展。通過(guò)把輸 入的串行數(shù)據(jù)流變換到個(gè)并行的子信道中，使得每一個(gè)調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)周期 擴(kuò)大為原始數(shù)據(jù)符號(hào)周期的倍，時(shí)延擴(kuò)展與符號(hào)周期的數(shù)值比也同樣降低倍。 1 0 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 為了最大限度地消除符號(hào)間干擾，o f d m 系統(tǒng)在每個(gè)o f d m 符號(hào)之間插入保護(hù)間 隔，而且該保護(hù)間隔長(zhǎng)度一般大于無(wú)線信道中的最大時(shí)延擴(kuò)展。這樣一個(gè)符號(hào) 的多徑分量就不會(huì)對(duì)下一個(gè)符號(hào)造成干擾。在這段保護(hù)間隔內(nèi)，可以不插入任何 信號(hào)，即是一段空閑的傳輸時(shí)段。但是，在這種情況下，由于多徑傳播的影響， 子載波之間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間會(huì)產(chǎn)生干擾。這種效應(yīng)如圖2 6 所示，由于在f f t 運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，第1 個(gè)子載波和第2 個(gè)子載波之間的周期個(gè) 數(shù)之差不再是整數(shù)，所以當(dāng)接收機(jī)試圖對(duì)第1 子載波進(jìn)行解調(diào)時(shí)，第2 子載波會(huì) 對(duì)第1 子載波造成干擾。同樣，當(dāng)接收機(jī)對(duì)第二個(gè)子載波進(jìn)行解調(diào)時(shí)，也會(huì)存在 來(lái)自第一子載波的干擾。 l 斧 l l i i i ： ii ii ： ， ii i 。，- 一一一 保護(hù)間隔開(kāi)可積分時(shí)間 圖2 6 多徑環(huán)境下，保護(hù)間隔在子載波間造成的干擾 為了消除由于多徑所造成的子信道間干擾，o f d m 符號(hào)需要在其保護(hù)間隔內(nèi) 填入循環(huán)前綴信號(hào)，見(jiàn)圖2 7 。這樣就可以保證在f f t 周期內(nèi)，o f d m 符號(hào)的延時(shí) 副本內(nèi)所包含的波形的周期個(gè)數(shù)也是整數(shù)。這樣，時(shí)延小于保護(hù)間隔長(zhǎng)度疋的時(shí) 延信號(hào)就不會(huì)在解調(diào)過(guò)程中產(chǎn)生i c i ( 信道間干擾) 。 、鐾剜一、暹盟 c p s y m b o li i c p 蜘，：1i 。t f f r。 圖2 7o f d m 符號(hào)的循環(huán)前綴 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 2 4t d dl t e 的幀結(jié)構(gòu)及時(shí)隙結(jié)構(gòu) 2 4 1 幀結(jié)構(gòu) 一個(gè)無(wú)線幀t r = 1 0 r e s - 個(gè)半幀正= 5 一m s 圖2 8l t e 物理層幀結(jié)構(gòu) 3 g p p 定義的一個(gè)無(wú)線幀長(zhǎng)度為1 0 m s ，系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)【1 7 】如圖2 8 所示，每個(gè)無(wú) 線幀由兩個(gè)時(shí)長(zhǎng)為5 m s 的半幀組成。每個(gè)半幀由8 個(gè)時(shí)長(zhǎng)為0 5 m s 的時(shí)隙和三個(gè) 特殊的域( d w p t s ，g p 和u p p t s ) 組成。d w p t s ，g p 和u p p t s 的總時(shí)長(zhǎng)為l m s 。 子幀l 和子幀6 包含d w p t s ，g p 和u p p t s 。其余的子幀都由兩個(gè)時(shí)隙構(gòu)成，例如 子幀i 由時(shí)隙2 i 和2 i + 1 構(gòu)成。子幀0 、5 和d w p t s 通常留作下行傳輸。用作下 行傳輸?shù)淖訋陀米魃闲袀鬏數(shù)淖訋g由一個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)分開(kāi)。上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)的周 期可以為5 m s ，也可以為1 0 m s 。對(duì)于5 m s 的上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)周期，u p p t s 和子幀2 、 7 留作上行傳輸。對(duì)于1 0 m s 的上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)周期，d w p t s 存在于一個(gè)無(wú)線幀的兩 個(gè)半幀中，而g p 和u p p t s 只存在于第一個(gè)半幀中，d w p t s 在第二個(gè)半幀中的持 續(xù)時(shí)間為l r n s 。u p p t s 和子幀2 留作上行傳輸，子幀7 到9 留作下行傳輸。 2 4 2 下行時(shí)隙結(jié)構(gòu) 每個(gè)時(shí)隙的發(fā)送信號(hào)用磕a 攀個(gè)子載波和個(gè)o f d m 符號(hào)組成的資源格 描述【8 】，其中器表示下行鏈路中資源塊的個(gè)數(shù)，世表示頻域資源塊大小，即每 個(gè)資源塊包含的子載波數(shù)； 嘿。表示下行時(shí)隙中的o f d m 符號(hào)數(shù)。一個(gè)物理資源 塊定義為蛾。個(gè)連續(xù)的時(shí)域o f d m 符號(hào)和 磐個(gè)連續(xù)的頻域子載波，所以個(gè)物 理資源塊由叱。硭個(gè)資源單元組成。資源格的結(jié)構(gòu)如圖2 9 所示。資源格中的 每個(gè)單元被稱為資源單元，在一個(gè)時(shí)隙中用( 七，1 對(duì)其進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，k 和z 分別表 示頻域和時(shí)域的索引，其中k = 0 9o o * ，罐硭一1 ，= o ，蛾。一l 。天線1 2 1p 上的 ( 七，) 資源單元用復(fù)數(shù)口 ! 表示，若不會(huì)產(chǎn)生混淆，或者沒(méi)有特別指定天線口，可 1 2 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 以將上標(biāo)p 去掉。 一個(gè)下行時(shí)隙疋如， i _ n 慧 x n 翟 子 載 波 n 萎 子 載 波 i = 6 d ，o f d m 符號(hào) 圈2 9 下行資源格結(jié)構(gòu) 2 5l t e 系統(tǒng)中的同步信號(hào) 資源塊 枷d ld ，? 資源單元 資源單元 2 5 1 主同步信號(hào) 信號(hào)生成 根據(jù)參考文獻(xiàn)【17 】的描述，頻域主同步信號(hào)為z a d o f f - c h u 序列，由下式生成： fp 。警刀- o ，1 ，- ，3 0 姒功2 仁華刪。三二 其中，“由表2 1 確定： 1 3 式( 2 4 ) 重慶郵電大學(xué)碩士論文第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 表2 1 n 警 r o o ti n d e x , o2 5 l2 9 23 4 物理資源格映射 主同步信號(hào)序列到r e 的映射取決于幀結(jié)構(gòu)。用于傳輸主同步信號(hào)的天線口未 指定。頻域主同步信號(hào)的長(zhǎng)度為6 2 ，映射到直流子載波兩邊各3 1 個(gè)子載波上，按 照式2 5 所規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行資源映射【1 7 】： 吼= d ( 刀) ， r = o ，6 1 七：玎一3 1 + 型n p b d l t q ： 蘭p b 式( 2 5 ) 2 其中，d ( n ) 表示頻域主同步序列，吼，表示資源單元，k 表示頻域索引號(hào)，表 示主同步信號(hào)所在的符號(hào)位，文獻(xiàn)【1 7 】中規(guī)定，主同步信號(hào)上的剩余子載波資源將 預(yù)留不用，剩余子載波位置由下式給出： 七= 刀一3 1 + 半n r b d l m r b式( 2 6 ) 刀= - 5 ，- 4 e - 9 - 1 ，6 2 ，6 3 ，6 6 主同步信號(hào)對(duì)應(yīng)7 2 個(gè)子載波，根據(jù)系統(tǒng)帶寬與資源塊的關(guān)系，見(jiàn)表2 2 ，可 以推出主同步信號(hào)應(yīng)該在最低帶寬上發(fā)送。 表2 2 系統(tǒng)帶寬與資源塊的關(guān)系 c h a n n e lb a n d w i d t h 1 435l o1 52 0 b w c h a n n e l m h z 】 n r b61 52 55 07 51 0 0 根據(jù)文獻(xiàn)【1 7 】，主同步信號(hào)在時(shí)域映射到子幀1 和子幀6 上，根據(jù)l t et d d 幀結(jié)構(gòu)可以看出，主同步信號(hào)位于子幀1 和子幀6 的第三個(gè)o f d m 符號(hào)，見(jiàn)圖2 1 0 所示。 i - t r i o _ 子幀2子幀3子幀4子幀5 _ 子幀7子幀s子幀9 主同步信號(hào) 主同步信號(hào) 圖2 1 0 主同步信號(hào)在無(wú)線幀中的位置 2 5 2 次同步信號(hào) 信號(hào)生成 參考文獻(xiàn)【1 7 】中描述，次同步信號(hào)序列是由兩個(gè)長(zhǎng)度為3 1 的二進(jìn)制序列級(jí)聯(lián) 而成的，由式2 7 給出【1 7 】： 1 4 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章l t e 系統(tǒng)的基本原理 m 咖黟測(cè)m i n s u b f r a m e 0 加m m 川，懈激辮：鼬s u b 脅f r a m e e 呈 其中o n 3 0 ，m 0 ，鉑由小區(qū)標(biāo)識(shí)組號(hào)人隹按以下方式確定： m o = m m o d 3 1 m 1 = ( m o + l m 3 1j + 1 ) m o d 3 1 m = n ，i d o ) + q ( q + 1 ) 2 式( 2 8 ) q ：i 絲土螋l l 3 0 j g ：l n g 3 0 j 式( 2 7 ) 中序列磊q ) 和磚”l ( 撐) 由m 序列的兩個(gè)不同的循環(huán)移位序列構(gòu)成： s ( 刀) = j ( ( 刀+ 冊(cè)。) m o d3 1 ) 式( 2 9 ) s ：肼1 ( 撐) = j ( ( 刀+ m 1 ) mo d 31 ) 其中： x c + 5 ) ：( x ( _ + 2 ) + x ( 了) ) m 。d 2 o 一i 2 5 式2 1 0 初始條件為：x ( 0 ) = 0 ，x ( 1 ) = 0 ，x ( 2 ) = 0 ，x ( 3 ) = 0 ，x ( 4 ) = 1 式( 2 7 ) 序列c o ( 刀) 和