時變通道環境下LTE下形鏈路系統通道估測之FPGA實現

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賴群嵐(Chun-lan Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

時變通道環境下LTE下形鏈路系統通道估測之FPGA實現
(Design and Implementation of Channel Estimation for LTE Downlink System in Time-Varying Channel Environment with FPGA)

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摘要(中)

長期演進技術(Long Term Evolution，LTE)為第四代行動通訊重要技術之一，此技術之下行鏈路為正交分頻多重存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)系統，而它是以正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)演進而來。OFDM技術可使頻譜效益增加，但它對於都卜勒效應頻率偏移相當敏感，因此OFDMA技術如同OFDM技術，將須解決因通道環境下，進而引起子載波間正交性遭到破壞以及載波間互相干擾(Inter-Carrier- Interference，ICI)的相關問題。
此篇論文將利用可程式化邏輯閘陣列(Field-programmable gate array，FPGA)板實現，以LTE下行鏈路規格下所提出的兩種通道估測方法。其中，我們使資料直接決策(Decision Directed)與多項式模型(Polynomial Model Based)估測法來提升頻域方向通道估測的準確度，且透過模擬來說明通道估測之性能改善。

摘要(英)

LTE (Long Term Evolution) is important for fourth generation of mobile communication technologies. On the downlink transmission, the LTE system uses OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) technology, which is based on OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). It increases spectrum efficiency, but it is sensitive to Doppler spread and frequency offset. Therefore, the problem that we want deal with is the one operating in time-varying environments where the orthogonality among the subcarriers is destroyed and inter-carrier interference (ICI) is thus created.
In this thesis, we conduct design and implementation of channel estimation with FPGA (Field-programmable Gate Array). We propose two channel estimation ways. One of the improved methods is data-aided and decision-directed polynomial model based estimation by frequency domain. The performance improvement is demonstrated through matlab simulations.

關鍵字(中)

★ 長期演進技術
★ 可程式化邏輯閘陣列
★ 正交分頻多重存取

關鍵字(英)

★ LTE
★ FPGA
★ OFDMA

論文目次

目錄
摘要 iv
ABSTRACT v
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章緒論 1
1.1 簡介 1
1.2 研究動機 2
1.3 章節提要 3
第二章 LTE下行鏈路系統簡介 4
2.1 正交分頻多工系統簡介 4
2.1.1 正交分頻多工調變介紹 4
2.1.2 正交分頻多重存取系統介紹 10
2.2 長期演進技術結構介紹 12
2.2.1 長期演進技術傳輸資源結構 13
2.2.2 長期演進技術分工模式 14
2.3 實體層下行鏈路系統簡介 16
2.3.1 長期演進技術之下行鏈路通道和下行信號簡介 16
2.3.2 長期演進系統下行實體鏈路 18
2.3.3 長期演進技術傳輸參數 21
2.3.4 長期演進技術常用的通道模型 21
第三章長期演進技術規格下之通道估測與等化 22
3.1 非時變通道與時變通道簡介 22
3.2 可加性高斯白雜訊通道 24
3.3 通道估測與等化 26
3.3.1 通道頻率響應線性內插 26
3.3.2 直接決策通道估測 27
3.3.3 多項是模型化通道估測 28
3.3.4 時域通道取樣延遲估測法 30
第四章長期演進技術下行鏈路通道估測之硬體架構 31
4.1 參考訊號通道響應 32
4.2 線性內插器(Linear Interpolator) 33
4.3 通道等化器(Channel Equalizer) 34
4.4 迫零等化直接決策器(Decision Directed Zero Forcing) 37
4.5 二次多項式模型(2nd Polynomial Model Based) 39
4.6 時域通道延遲與取樣(Sample and Hold)估測 40
4.7 時域通道線性內插(Linear Interpolator)通道估測 42
第五章硬體設計與實現 44
5.1 通道估測之設計流程 44
5.2 時變通道下LTE下行鏈路通道估測之效能模擬 45
5.3 FPGA硬體實現 57
第六章未來與展望 61
參考文獻 62

參考文獻

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指導教授

陳逸民(Yih-min Chen)

審核日期

2013-7-23

推文