论文部分内容阅读
LTE系统为了提高数据传输速率和频谱利用率，在物理层采用了MIMO和OFDM技术做为核心技术，无论是相干检测，还是基于信道信息的自适应调度，都需要获悉无线信道的状态信息(ChannelStateInformation，CSI)，且信道估计性能的优劣对于整个LTE系统的性能有着重要影响，因此对LTE通信系统中信道估计技术的研究有着重要意义。本文主要从下面三个方面展开:LTE系统PUSCH(PhysicalUplinkSharedChannel，PUSCH)链路中的信道估计方法，LTE系统PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel，PDSCH)链路中的信道估计方法和信道估计方法的FPGA实现。本文的主要贡献和内容如下:
首先，研究了LTE系统PUSCH链路多用户导频在码分复用(CodeDivisionMultiplex，CDM)方式下的信道估计问题，提出了基于多相分解的信道估计方法。在码分复用方式下，多用户的信道状态信息在频域上占据相同的带宽资源，如何将多用户的信道状态信息进行分离是LTE系统PUSCH链路信道估计研究的难点。本文利用导频特性，在每个相位点上对接收信号进行抽样，通过对多相信号进行傅里叶变换将多用户的信道状态信息区分开来。与传统的DFT信道估计方法相比，多相分解信道估计方法避免了使用滤波器进行区分所带来的多用户干扰和能量损失，提高了信道估计的性能。
其次，研究了传统DFT信道估计方法在非整数倍采样信道中存在的性能平底问题，提出了基于部分对称扩展的DFT方法(PartSymmetricalExpandDFT,PSE-DFT)，该方法是传统的DFT方法与DCT方法的折中。在非整数倍采样信道当中，DCT信道估计方法与DFT信道估计方法相比可以有效地降低非整数倍信道带来的性能平底现象，但是DCT信道估计方法需要额外的电路。本文提出了基于部分对称扩展的DFT方法，该方法是在原序列的基础上左右各对称扩展若干点，然后进行DFT信道估计，提高了在边缘子载波处的信道估计精度，降低了DCT信道估计方法实现时的复杂度。
最后，在FPGA硬件平台上利用Verilog硬件描述语言实现了PSE-DFT-DCT(PartSymmetricalExpandDFTDCT,PSE-DFT-DCT)信道估计算法。通过对数据进行统计分析，确定信道估计模块输入输出结果采用16-bit位宽进行表示，并对信道估计内部各个模块进行了定标以及详细的结构设计。然后，利用仿真工具进行功能仿真并利用Quartus开发工具进行综合，布局布线，最后生成二进制比特文件后下载到FPGA里面，并进行测试与验证。