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终端用户对高速数据业务需求的日益增长，给现代通信领域的快速发展带来了动力，加速了4G通信时代到来。下一代无线通信标准LTE凭借强大的优势赢得了全球运营商的青睐，在中国TD-LTE作为TD-SCDMA的后续演进标准，目前已经开始部署。对于高速数据业务家庭基站可以弥补宏基站由于墙体遮挡造成室内信号质量不高的缺点，同时家庭基站以其布局方便，功率低，信号质量高，成本低廉等特点吸引了了众多通信厂商。TD-LTE家庭基站必将在中国的4G通信时代发挥重要作用。本文针对TD-LTE家庭基站的下行物理层链路展开研究。通过对协议理解并结合计算推导对下行物理层的关键模块的算法实现进行了优化，完成了下行链路物理层符号级建模和DSP实现，并对输出的基带数据进行验证和分析。首先，本文在介绍了TD-LTE家庭基站的背景，发展现状以及TD-LTE下行的关键技术的基础上，对物理层相关协议理论进行了详细阐述。其中包括系统帧结构，传输资源结构，下行同步信号和参考信号的生成及资源映射过程，下行物理信道处理过程。其中下行物理信道处理过程是指包括加扰、调制、层映射、预编码和资源映射在内的几个物理层符号级处理过程。然后，在对物理层协议理论充分理解的基础上，根据下行链路物理层符号级处理过程完成功能模块划分，分别对每个功能模块进行了研究和建模，并重点对调制模块、伪随机序列生成模块和预编码模块等物理层关键模块的实现算法进行了优化。在VC++与Matlab搭建的软件开发环境下，完成了下行链路物理层的浮点数模型调试，并使用FSQ信号分析仪完成了模型的功能性验证。最后，对TD-LTE下行关键模块进行了定点化DSP实现。DSP实现过程中完成了浮点运算定点化，同时利用专用DSP的流水线结构和单指令多数据及超长指令字架构，对下行的物理层的关键模块进行了深度优化，从而提高了的数据并行处理能力。在DSP开发环境下完成了下行链路物理层的模块级联调试，并对关键模块运行时间进行了统计。在测试环境下通过浮点数模型完成了定点数模型的功能性验证和性能分析。