3GPP LTE MIMO 多天线基带算法仿真与FPGA实现.ppt

项目名称 指导老师：李平安 项目编号：B6069 项目小组成员：郑新龙 黎 广 王 汁 张 斌 刘国臣 姚小婷 项目研究背景 项目研究背景 1G GSM IS-95 WCDMA, TD-SCDMA cdma2000 3GPP LTE 3GPP2 AIE 4G WiMAX 802.16d WiMAX 802.16e WiMAX Release II 2.4GHz WLAN 802.11n 5.8GHz WLAN 项目研究背景 为了保持在移动通信领域的技术及优势,3GPP启动其长期演进（LTE）的标准化工作。在物理层（层1）、空中接口协议结构层（层2）和网络结构方面,3GPPLTE采纳一系列先进技术和创新理念,其中LTE的两种关键技术为正交频分复用（OFDM）和多天线技术（MIMO），在数据率和频谱利用率方面，LTE要实现下行峰值速率100Mb/s,上行峰值速率50Mb/s。如今，3GPP LTE技术成为全球移动无线通信领域研究热点 项目研究介绍 项目研究计划 采用3GPP LTE MIMO物理层标准，在MATLAB仿真平台上，仿真实现一个基本的基带多天线宽带无线通信系统，并研究其性能；并且为了利用FPGA硬件实现该系统，我们拟计划采用VerilogHDL语言进行仿真。 项目完成的工作 学习MIMO OFDM宽带无线通信技术、3GPP LTE MIMO物理层标准、MATLAB仿真软件以及FPGA仿真技术 1 在MATLAB仿真平台上，实现了16QAM模块仿真 在MATLAB仿真平台上，实现QPSK模块仿真 在MATLAB仿真平台上，实现OFDM模块仿真 在MATLAB仿真平台上，实现MIMO系统仿真 在MATLAB仿真平台上，实现多种无线信道仿真 项目完成的工作 利用VerilogHDL语言在ISE平台上实现16QAM模块仿真 利用VerilogHDL语言在ISE平台上实现QPSK模块仿真 利用VerilogHDL语言在ISE平台上实现OFDM模块仿真 基带发射机和接收机系统方框图 LTE下行通用帧结构 LTE帧结构类型1 LTE帧结构类型2 LTE 下行资源网格 16QAM模块原理 正交幅度调制（QAM）是由两个正交载波的多电平振幅键控信号叠加而成的，在同样的符号速率下能够提供更高的比特传输速率，而不影响传输的可靠性。在高速的移动传输系统中，MQAM是一类基本的调制方式。本项目用的是16QAM。 矩形QAM信号空间图 QAM信号空间图 16QAM模块仿真 16QAM调制解调器的RTL结构图（FPGA仿真） QPSK模块原理 四进制相移键控（QPSK）信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带两个二进制符号。QPSK信号是由两正交载波的2PSK线性叠加而成，所以QPSK信号的平均功率谱密度是同相支路及正交支路2PSK信号平均功率谱密度的线性叠加，其频谱效率应当是2PSK的2倍。 QPSK调制映射星座图 QPSK模块仿真 QPSK调制模块的RTL结构图（FPGA仿真） QPSK模块仿真 QPSK解调模块的RTL结构图（FPGA仿真） OFDM模块原理 OFDM的基本思想是将串行的数据，并行地调制在多个正交的子载波上，这样可以降低每个子载波的码元速率，增大码元的符号周期，提高系统的抗衰落和干扰的能力，同时由于每个子载波的正交性，大大提高了频谱的利用率，所以非常适合衰落移动场合中的高速传输。 OFDM模块仿真 OFDM调制解调模块的RTL结构图（FPGA仿真） 项目研究(信道仿真）步骤 系统基本参数选择（带宽，MS移动速度，采样频率，天线数目） 1 选择场景（例如LOS on LOS off等） 2 根据3中确定的信道参数计算出信道系数h 4 根据给定信噪比，计算噪声功率，加高斯白噪声 5 根据所选场景确定固定参数（每径时延，每径功率，天线相关矩阵， AOA/AOD及子径方位功率谱，随机相位） 3 将信道加入到OFDM，MIMO2x1中，比较不同case下系统的性能 6 项目研究（3GPPTR25.996V8.0.0） 项目研究（3GPPTR25.996V8.0.0）