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利用开源系统平台和硬件来研究小型的软基站,是无线电和LTE无线通信领域研究的一个重要方向。近年来,随着无线通信技术的高速发展,小型开源化的软基站也日渐成熟并逐步得到普及,使得软基站和软终端的交互也成为了一种研究现实。因此,用于研究软基站以及和终端的交互也在不断研究和改进。传统无线通信研究技术上,采取的是商用的大型的基站,由于商用基站覆盖范围广,性能良好,多用户接入下稳定性高,在目前4G无线通信领域应用广泛。 传统的商用基站设备昂贵,研发周期长,操作复杂度高,更改功能繁琐。针对在LTE无线通信基站研究过程中,传统的基站更改功能复杂,研发周期长的问题,本文提出采用开源的OAI软件系统和USRP B210硬件平台来搭建实时运行的软基站及和软终端交互的研究方法。这个方法避免了笨重昂贵的基站来长周期的研发基站问题,提高了研究软基站及和软终端交互的效率。 本文研究工作主要包括以下几个方面: 首先,本文介绍了软基站研究的相关背景知识,以及其研究的意义;分析了软基站的研究现状、发展趋势以及存在问题。 其次,本文详细阐述了搭建软基站需要的硬件软件平台。其中,硬件平台主要是通用软件无线电外设USRP B210、驱动UHD及介质双工器的功能和原理。然后介绍了软件平台OAI开源系统的架构和代码的逻辑层次。 第三,本文对物理层的上下行信道进行了深入研究,详细阐述了物理广播信道PBCH,物理上下行传输信道PUSCH、PDSCH,上下行控制信道PDCCH、PUCCH、PCFICH、PHICH的功能和原理。 第四,本文阐述了终端随机接入基站的物理随机接入信道PRACH。然后,详细介绍了终端进行随机接入的具体步骤,并给出了并给出了每一步骤的详细阐述。首先,终端UE上行给基站eNodeB发送preamble,表示有一个随机接入请求;其次, eNodeB收到preamble后,会在MAC层生成接入请求的RAR相应,下行传输给UE;然后,UE监听到RAR,通过对比RAR包中的RAPID和上一步UE发送的preamble index比较来判断下一个动作。最后,eNodeB发送随机接入竞争解决来决定胜出的UE,且让该UE驻留在小区。 第五,本文阐述了搭建实时运行软基站和软终端的过程,并对软基站及基站和终端的交互进行了实验并对实验结果进行了分析。通过实验,进行了UE成功随机接入到软基站的实时测试,还进行了UE和eNodeB之间的网络连通性测试和空中接口速率测试。论文通过分析实验数据,验证了UE和eNodeB良好的网络连通性,得到了在一定带宽下的空中接口上的UE和eNodeB上下行数据的传输速率。 第六,对本文所做的工作做出了总结,同时为后续的研究给出建议。