【正文】 射機(jī)映射圖 1 3 0 0 子 載 波0 第 0 第 3 0 1 子 載 波 第 3 0 1 第 7 2 3 號(hào) 子 載 波 填 充 0 第 7 2 4 第 1 0 2 3 子 載 波3 0 1 6 0 0 子 載 波6 0 0 個(gè) 子 載 波 ( 不 包 含 0 號(hào) 子 載 波 )F F T 長(zhǎng) 度 為 1 0 2 4 圖 37 接收機(jī)映射圖 根據(jù)導(dǎo)頻和同步信號(hào)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的符號(hào)塊，進(jìn)行 映射 ， LTE的導(dǎo)頻頻域間隔是考慮了典型多徑場(chǎng)景的相干帶寬 ，時(shí)間間隔是考慮了典型移動(dòng)速率要求的相干時(shí)間以滿足解調(diào)質(zhì)量，具體映射如表 31 和圖37： 表 31 導(dǎo)頻，同步數(shù)據(jù)的映射 符號(hào)塊 說(shuō)明 第 0 符號(hào)塊 如下圖所示，在第 0 符號(hào)塊每間隔 6個(gè) 資源單元，插入一個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，即 1 …600 第 4 符號(hào)塊 如下圖所示，在第 4 符號(hào)塊每間隔 6 個(gè)資源單元，插入一個(gè)導(dǎo)頻數(shù)據(jù)，即 …597 第 6 符號(hào)塊 在第 6 符號(hào)塊，插入同步數(shù)據(jù)： 13 0 3 0 5 個(gè) 0 5 個(gè) 0 3 1 6 1第 1 3 6 個(gè) 子 載 波 第 3 7 5 6 4 個(gè) 子 載 波 第 5 6 5 6 0 0 個(gè) 子 載 波 圖 38 下行參考 導(dǎo)頻 信號(hào)的映射 [5] 該設(shè)計(jì)未進(jìn)行同步技術(shù)的完整測(cè)試，對(duì)于導(dǎo)頻數(shù)據(jù)和同步數(shù)據(jù)，該接收機(jī)系統(tǒng)未進(jìn)行相關(guān)的同步數(shù) 據(jù)處理 (符號(hào)同步，定時(shí)同步，信道估計(jì)，載波同步，分組檢測(cè)等都會(huì)涉及到導(dǎo)頻和同步數(shù)據(jù)的操作 )，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)： 不同的小區(qū) ??????????????的不同時(shí)隙 ????內(nèi)的不同的 OFDM符號(hào) ??的偽隨機(jī)序列種子都不一樣，及參考信號(hào)也不一樣 ，這里基于工程優(yōu)先實(shí)現(xiàn)功能默認(rèn) ?????????????? = 0；經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，第 0 符號(hào)塊插入的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列的初始種子： ?????????? = (214 +2)??????????????+213 +1 (320) 第 4 符號(hào)塊插入的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)序列的初始種子： ?????????? = (210 ? 12+2)?????????????? +210 ?12+1 (321) LTE系統(tǒng)共有 504個(gè)物理層唯一小區(qū) 標(biāo)識(shí)，物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)分為 168個(gè)物理層小區(qū)標(biāo)識(shí)組，每一組包含3 個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符，物理層小區(qū)標(biāo)識(shí) ?????????????? = 3??????(1)+??????(2), 這里默認(rèn) ?????????????? = 0，則 0 符號(hào)塊的初始種子 : ?????????? = 8193(??) = 10_0000_0000_0001(??) (322) 4 符號(hào)塊的初始種子 : ?????????? = 12289(??) = 11_0000_0000_0001(??) (323) 進(jìn)而進(jìn)行 M 序列仿真得到導(dǎo)頻參數(shù) 。 映射解映射 根據(jù) LTE 幀結(jié)構(gòu)和物理層所定義的性能指標(biāo)，該設(shè)計(jì)是以發(fā)送帶寬為 10MHz 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 由 DITFFT 算法的分解過(guò)程， N=2??時(shí)，運(yùn)算流圖共有 M 級(jí)蝶形，每一級(jí)都由 N/2 個(gè)蝶形運(yùn)算構(gòu)成。、 N1 (310) 對(duì) (310)取共軛，得： x?(n)=1??∑ X?(??)???1??=0 ????nk (311) 則 x(n)=1??[∑ X?(??)???1??=0 ????nk]?=1??*DFT,X?(??)+? (312) IDFT 的實(shí)現(xiàn)先將 ??(??)取共軛，直接取 DFT,再取共軛，最后 1??，即可得到 x(n) 結(jié)論： DFT 和 IDFT 共用一個(gè)算法 DIT基 2FFT 算法 將 N=2??的序列 x(n)(n=0,1,… ,N1)先按 n 的奇偶分成兩組 { ??(2??) = ??1(??)??(2??+1) = ??2(??)?? = 0,1,…,??2 ?1 (313) X(k)=DFT[(n)]=∑ ??(??)????nk???1??=0 =∑ ??(2??)????2rk??1?1??=0 +∑ ??(2?? +1)????(2r+1)k??1?1??=0 = ∑ ??1(??)????2rk??2?1??=0 +????k∑ ??2(??)????2rk??2?1??=0 =??1(??)+????k??2(??) (314) X(k)= ??1(??)+????k??2(??) ?? = 0,1,…,??2 ?1 (315) X(k+??2)= ??1(??)?????k??2(??) ??= 0,1,…,??2 ?1 (316) 11 圖 33 時(shí)間抽選法蝶形運(yùn)算流圖 ??1(??)與 ??2(??)分別為 ??1(??)及 ??2(??)的 N/2點(diǎn) DFT 由此得出，一個(gè) N 點(diǎn)的 DFT 分解成兩個(gè) N/2 點(diǎn)的 DFT，又由 ⑤ 組合成一個(gè) N 點(diǎn) DFT，進(jìn)一步將每個(gè)N/2 點(diǎn)子序列再按其奇偶部分分解為兩個(gè) N/4 的子序列。 IFFT/FFT 原理 設(shè) x(n)為 N 點(diǎn)有限長(zhǎng)序列， DFT 為： X(k)=∑ ??(??)???1??=0 ????nk,k=0、 令 ????=0，忽略矩形函數(shù)，并對(duì)信號(hào) s(t)以 T/N的速率進(jìn)行采樣，即令 t=kT/N(k=0,1,2… ,N1),得 ???? = ??.??????/ = ∑ ????exp ,j2???????? ???1??=0 (32) 與 IDFT 運(yùn)算的表達(dá)式一致，說(shuō)明 OFDM 復(fù)等效基帶信號(hào)可以用 IDF 的方法得到，同樣在接收端，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)符號(hào) ????的處理就可以用通過(guò) ????進(jìn)行反變換，即 DFT，得到 ???? =∑ ????exp (???2???????? )???1??=0 (0≤ i ≤ N?1) (33) 在 OFDM 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，通常 采用 更加方便快捷的 FFT/IFFT[6]來(lái)降低運(yùn)算復(fù)雜度 10 IFFT 和 FFT 的工作機(jī)制 設(shè) x(n)為 N 點(diǎn)有限長(zhǎng)序列，其 DFT 為 X(k)=∑ ??(??)???????????1??=0 k=0、 … 、 N1 (34) 通常 x(n)和 ????nk都是復(fù)數(shù)，因此一個(gè) X(k)需要 N 次復(fù)數(shù)乘法和 N1 次復(fù)數(shù)加法 完成整個(gè) DFT 運(yùn)算則需要 ??2次復(fù)數(shù)乘法及 N(N1)次復(fù)數(shù)加法 ； 由于 DFT 的運(yùn)算次數(shù)與 ??2成正比 , N 較大時(shí) , 運(yùn)算量非常可觀 。 系統(tǒng)框圖 F F T 解 映 射 Q A M 解 調(diào) T u r b o 譯 碼 比 特 數(shù) 據(jù)測(cè) 試 輸 入 圖 31 接收機(jī) 系統(tǒng)框架 時(shí) 域 接 收 的 1 0 2 4 個(gè) 數(shù) 據(jù)1 3 0 0 子 載 波0 第 0 第 3 0 1 子 載 波 | 第 3 0 1 第 7 2 3 號(hào) 子 載 波 填 充 0 | 第 7 2 4 第 1 0 2 3 子 載 波3 0 1 6 0 0 子 載 波6 0 0 個(gè) 子 載 波 ( 不 包 含 0 號(hào) 子 載 波 )F F T 長(zhǎng) 度 為 1 0 2 4C PF F T 處 理 0 1 2 3 4 5 6 1 7 1 8 1 9 0 說(shuō) 明 ， 0 6 , 包 含 6 0 0 個(gè) 子 載 波 ， 由 于 0 ， 4 符 號(hào) 塊 各 插 入了 1 0 0 個(gè) 導(dǎo) 頻 數(shù) 據(jù) ， 6 符 號(hào) 塊 插 入 了 7 2 同 步 數(shù) 據(jù) ， 所 以 數(shù)據(jù) 傳 送 至 1 6 Q A M 解 調(diào) 時(shí) ， 1 , 2 , 3 , 5 為 6 0 0 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù) ， 0 和 4 為 5 0 0 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù) ， 6 為 5 2 8 個(gè) 有 效 數(shù) 據(jù)6 0 0 / 5 2 6 / 5 0 0 個(gè) 數(shù) 據(jù)2 4 0 0 / 2 1 0 4 / 2 0 0 0 個(gè) 數(shù) 據(jù)解 映 射1 6 Q A M解 調(diào)1 1 9 4 / 1 0 4 6 / 9 9 4 個(gè) b i t反 鑿 孔t u r b o 譯碼b i t 數(shù) 據(jù)輸 出 圖 32 數(shù)據(jù)流程圖 模塊解析 IFFT/FFT IFFT/FFT 在 OFDM 系統(tǒng)的應(yīng)用 一個(gè) OFDM[2]符號(hào)包括多個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)制的子載波。 如表26 所示。標(biāo)號(hào)1~3 992~1023 使用查表操作，其余 10 個(gè)填 0（濾波器截止預(yù)留）。具體表 26 所示： 表 27 一個(gè)時(shí)隙中符號(hào)塊的具體資源粒 一個(gè)時(shí)隙中的符號(hào)塊 第 0 符號(hào)塊 第 1 符號(hào)塊 第 2 符號(hào)塊 第 3 符號(hào)塊 第 4 符號(hào)塊 第 5 符號(hào)塊 第 6 符號(hào)塊 資源粒數(shù)目（可用） 500 600 600 600 500 600 526 需添加的同步導(dǎo)頻參數(shù)資源粒的數(shù)目 100 ( 導(dǎo)頻數(shù)據(jù) ) 0 0 0 100 ( 導(dǎo)頻數(shù)據(jù) ) 0 74 (62 個(gè)同步數(shù)據(jù)+10 個(gè) 0) 同步數(shù)據(jù) : 說(shuō)明，協(xié)議中定義添加 62 個(gè)同步數(shù)據(jù)，由于設(shè)計(jì)初期為了 FPGA算法實(shí)現(xiàn)方便 (64= 26),這里設(shè)為64 個(gè)同步數(shù)據(jù)，實(shí)際對(duì)整個(gè)基帶的處理并沒(méi)有影響。參考 LTE單天線導(dǎo)頻方案。 對(duì)于 參考導(dǎo)頻 ， 在 0、 4符號(hào)中添加導(dǎo)頻。 一個(gè)子幀包含 2 個(gè)連續(xù)的時(shí)隙，在 FDD 模式下，下行有 10 個(gè)子幀，上行也有 10 個(gè)子幀。 FDD/TDD 的比較 表 25 LTE FDD/TDD 的比較 相同點(diǎn) 不同點(diǎn) 高層信令，包含 NAS,RRC 等 幀結(jié)構(gòu)：影響無(wú)線資源管理，調(diào)度實(shí)現(xiàn) 2 層用戶面處理， MAC,RLC,PDCP TDD 上下行時(shí)分方式，影響物理層反饋過(guò)程 物理層基本機(jī)制，幀長(zhǎng)，調(diào)制，多址，信道編碼，功率控制，干擾控制等 同步： TDD 系統(tǒng)要求時(shí)間同步， FDD 在支持 eMBMS時(shí)才需考慮 TDD 與 FDD 空中接口指標(biāo)要求完全相同 多天線： TDD 系統(tǒng)可基于上行估計(jì)下行 LTE 物理層主要性能指標(biāo) 表 26 LTE物理層主要性能指標(biāo) 7 發(fā)送帶寬 3MHz 5MHz 10MHz 15MHz 20MHz 子幀長(zhǎng)度 子載波間隔 15KHz(MBMS 專用小區(qū) ) 抽樣頻率 FFT 大小 128 256 512 1024 1536 2048 資源塊 (RB)數(shù)量 6 15 25 50 75 100 占用子載波數(shù)量 73 181 301 601 901 1201 每 個(gè) 子 幀OFDM 符號(hào)數(shù)量 (短 /長(zhǎng)CP) 14/12 OFDM符號(hào)長(zhǎng)度 正常CP 第一個(gè)符號(hào)： ,其余符號(hào) 擴(kuò)展CP CP 長(zhǎng)度(us/抽樣 ) 正常CP ()’6, ()’1 ()’6, ()’1 ()’6, ()’1 ()’6, ()’1 ()’6, ()’1 ()’6, ()’1 擴(kuò)展CP () () () () () ( LTE 的幀結(jié)構(gòu) [5]有 FDDLTE和 LDDLTE，由于該 設(shè)計(jì)是基于 FDDLTE 的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行展開設(shè)計(jì)的，這里著重介紹 FDDLTE 的幀結(jié)構(gòu)： FDD 幀結(jié)構(gòu)的每個(gè)無(wú)線幀長(zhǎng) ???? =307200*???? =10ms, 包含 20 個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度為??????????=15360*????=。 (TDD) TDD 用時(shí)間來(lái)分離 接收和發(fā)送信道，接收和發(fā)送使用同一頻率的不同時(shí)隙作為信道的承載，上行或下行 方向的資源時(shí)間上是不連續(xù)的。 (FDD) FDD 是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收與發(fā)送，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。 如圖 27 所示。 該技術(shù)依賴于 運(yùn)用 多個(gè)接收 /發(fā)送天線的技術(shù)，可用于提高系統(tǒng)性能，包括提高系統(tǒng)容量和提高小區(qū)覆蓋范圍，也可以提高業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸速率，相比 SISO， MISO,SIMO,MIMO 是無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)