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在下一代通信系统中,LTE凭借其优良的技术特点,以及设备商和电信运营商的大力支持,将成为移动通信系统中的主力军。但是,目前在全球范围内已经有很多具有规模的移动通信标准,其中包括全球移动通信系统(The Global System for MobileCommunication,GSM)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)和时分多址(Time Division MultipleAccess,TDMA)等。在不久的将来也很难改变这种多足鼎立的局势。因此,在设计LTE接收机时要尽量避免它的单一性,并提高它的灵活性和通用性。可以发现这样从技术研究开发,到设备制造商、电信运营商,再到每个无线通信最终用户都将会受益。
本学位论文着重阐述一种新颖的多信道带通采样理论,并在此基础上提出一种灵活、通用和高性能的LTE系统接收机框架。由于数字前端在整个接收机中占据重要的地位,本文着重阐述数字前端各模块的设计。
本文首先阐述LTE系统数字前端的意义,归纳总结LTE技术特点和发展状况。为了增加LTE系统接收机的通用性和灵活性,使得接收机能够兼容LTE系统和其它制式系统,并提高接收机系统的性能,本文在LTE系统接收机设计中引入了数字前端的概念。
论文首先介绍了3GPP对于LTE物理层下行链路的基本规范,其中包括帧结构、资源粒子及下行物理信道结构等。随后从数字前端输入输出的信号分析入手,引出了数字前端的主要功能,包括数字下变频、采样速率变换和信道滤波处理。在此基础上重点介绍了数字前端各功能模块的原理及实现算法。
模数转换的采样率将直接影响到后续数字前端的处理能力,并会进一步影响到系统的性能,因此模数转换是接收机中非常重要的一个环节。在第四章中,我们经过理论推导,提出一种新颖的带通采样方式,并给出采样公式。在实际应用中,只需按照该公式,就可以求出可行的采样率数值。最后通过LTE系统和GSM系统事例来加以比较说明,可以发现该采样理论相对于传统的采样理论具有更小、更多的采样率。
最后,本文提出一种灵活、通用和高性能的LTE接收机框架。由于数字前端在整个接收机中占据重要的地位,本文着重阐述数字前端各模块的设计过程,并在最后部分进行了计算机仿真,其中包括数字前端和模拟前端对LTE系统性能影响情况的比较,还给出同等滤波器性能下多级滤波器和单级滤波器运算量比较。