LTE物理层仿真系统设计与实现

第４９卷第９期２００９年９月

国讥技采

ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｖ０１．４９Ｎｏ．９

Ｓｅｐ．２００９

文章编号：１００１—８９３Ｘ（２００９）０９—００３３—０４

ＬＴＥ物理层仿真系统设计与实现奎

杨静，张祖凡

（重庆邮电大学，重庆４０００６５）

摘要：通过对ＬＴＥ物理层关键技术分析，分别给出不同关键技术点的实现方法，从而设计了一种ＬＴＥ物理层仿真系统平台，利用该平台对关键技术性能指标进行了仿真与分析。该仿真平台的设计方法和仿真分析结果对评估ＬＴＥ标准有一定的指导意义和应用价值。关键词：第三代移动通信；ＬＴＥ；物理层；仿真平台中图分类号：ＴＮ９１１．２

文献标识码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８９３ｘ．２００９．０９．００７

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＬＴＥＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

ＹＡＮＧＪｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ

（Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓｔｅｒｎ

ｆｉｒｅ

Ｚｕ一知ｎ

４０００６５，Ｃｈｉｎａ）

ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｉｎｉｅａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

ｏｎ

ａｎａｌｙｚｉｎｇ

ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＬＴＥｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｏｒ８０ｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＡｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＬＴＥｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒｓｙｓ—

ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｓ

ｏｎ

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ａｎｄ

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ｏｆ

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ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ

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ｐｌａｔｆｏｒｍ

ｏｆｓｏｍｅｄｉｒｅｃｔｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒＬＴＥｓｔａｎｄａｒｄｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３Ｇ：ＬＴＥ；ｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ

信道，不仅有效避免了多径效应导致的符号间干扰

１

引言

（ＩＳＩ），还大幅度提高了系统的频谱效率。ＭＩＭＯ与ＯＦＤＭ技术的结合可以极大地提高无线通信系统在频率选择性信道下的通信能力，相关文献对ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统的关键技术进行了较为详细的研究【２“１。空间复用的预编码ＭＩＭＯ技术，可以有效地实现空间复用，文献［５］一［８］对基于码本的预编码ＭＩＭＯ及其接收技术进行了论述。ＭＩＭＯ与ＯＦＤＭ技术在ＬＴＥ中实现了很好的结合归Ｊ。ＬＴＥ中由层映射和预编码共同完成了ＭＩＭＯ的功能，首先通过层映射把要传输的每一码字的复值调制符号映射到一个或多个层，完成串并变换并控制空间复用的复用率，然后对层映射后的数据进行预编码，也

经过４年的标准化工作，作为第三代移动通信

（３Ｇ）技术长期演进的ＬＴＥ技术标准已经制定完成。ＬＴＥ是３ＧＰＰ在“移动通信宽带化”趋势下，在十几年超３Ｇ（Ｂ３Ｇ）研究的技术储备基础上研发出的“准４Ｇ”技术。ＬＴＥ在空中接口方面用频分多址（ＯＦＤＭ／ＦＤＭＡ）替代了３ＧＰＰ长期使用的码分多址（ＣＤＭＡ）技术，并大量采用了多输入多输出（ＭＩ ＭＯ）技术和自适应技术来提高数据率和系统性能。

ＬＴＥ物理层采用的正交频分复用技术（ＯＦＤＭ）是一种简单有效的宽带传输技术…，它能够将一个宽带的频率选择性信道分解成为多个窄带的正交子

掌收稿日期：２００９—０５—２０；修回日期：２００９—０７—０２

基金项目：国家科技重大专项资助项目（２００９ＺＸ０３００３—００６＆２００９ＺＸ０３００１—００４）；重庆市自然科学

基金资助项目（ＣＳＴＣ２００７ＢＢ２４５３）；重庆市教育委员会科学技术研究项目（目０８０５１６）；重庆邮电大学科研基金项目（Ａ２００８—５１＆Ａ２００８—０７）

３３

万方数据　

就是实现具体的ＭＩＭＯ编码。在文献［９］中，对Ｒ８ＬＴＥ物理信道及调制部分进行了具体的定义。

根据ＬＴＥ研究工作的要求，设计一个ＬＴＥ物理层仿真系统平台是十分必要的，这也是ＬＴＥ标准研究的基础。本文针对这一需求，设计并实现了ＬＴＥ物理层仿真系统平台，并在该仿真平台上对ＬＴＥ物理层关键技术进行了仿真分析。

２

系统结构

本节以Ｒ８ＬＴＥ为基础，给出了一种可行的

ＬＴＥ物理层下行系统结构，该系统结构分发送端与接收端两部分。３ＧＰＰ协议旧３中给出了ＬＴＥ下行方案发送端的基本框架，系统框如图ｌ所示。

箸蛊

氇匪阐嚣

图１

物理层Ｆ行发送端基本框图

来自高层（传输信道）的数据首先进入加扰模

块，加扰模块对在物理信道上传输的每一码字的码比特进行加扰，之后利用调制器完成具体的星座映射工作。星座映射完成后是层映射与预编码操作，两者共同完成了ＭＩＭＯ的功能：首先通过层映射把要传输的每一码字的复值调制符号映射到一个或多个层，完成串并变换并控制空间复用的复用率，然后对层映射后的数据进行预编码，也就是实现具体的ＭＩＭＯ编码操作。经过ＭＩＭＯ编码后的数据，同参考信号一起映射到共同的帧结构上。最后进行ＯＦＤＭ调制并经上变频操作后通过各天线端口发射出去。

相对于发射端，接收端更为复杂。对应于发射端的各个模块，接收端都有相应的逆过程，另外需要加入如同步、信道估计等模块。鉴于移动终端体积、功耗与成本的限制，要求对下行方案接收端的实现尽量进行简化，这里给出一种可行的下行接收端系统框图，如图２所示。

图２物理层下行接收端基本框图

３４

万　

方数据从天线上接收到的信号，经过下变频操作后，送到ＯＦＤＭ解调器中进行ＯＦＤＭ解调。接着是信道估

计及资源元逆映射操作。在资源元逆映射模块之后，

是ＭＩＭＯ的解码部分，系统中可以采用ＺＦ、ＭＭＳＥ等线性接收机，也可采用ＭＬ接收机。接收机完成了信道均衡与预编码接收的功能。最后是逆层映射、解调、解加扰等操作，这些与发送端一一对应。

３

系统设计与实现

根据物理层的系统结构，并对系统进行功能分

解，可以得到一种功能模块分解方法，并对各功能模块及其接Ｅｌ参数进行定义，如表１。

表１仿真系统功能模块及接口参数表

模块模块名

输入参数

输出参数

加扰ＬＭＳｃｒａｍｂｌｉｎｇｂｖｅｃ：ｉｎＤｂｖｅｃ：ｏｕｔＤ调制ＬＭＭｏｄｕｌａｔｉｏｎｂｖｅｃ：ｉｎＤｃｍａｔ：ｏｕｔＤＭＩＭＯ编码ＬＭＭＩＭＯＥｎｃｏｄｉｎｇｃｒｏａｔ：ｉｎＤｅｍａｔ：ｏｕｔＤ资源 …… 此处隐藏：5554字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……