lte物理下行控制信道的分析与仿真

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重庆邮电大学本科毕业设计（论文）编号：审定成绩：重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：LTE中物理下行控制信道的分析仿真学院名称：通信与信息工程学生姓名：栾顺者专业：通信工程班级：0350901班学号：2009211417指导教师：王永答辩组负责人：景小荣填表时间：2013年5月重庆邮电大学教务处制 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）IV重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘要LTE是下一代通信技术的研究热点，首先需要强调的是其并非传统意义上的4G准确的说其应该称作3.9G。由于LTE系统具有远远优越于3G的突出特性，又由于笔者所就读的高校与LTE的深厚背景，笔者选择了这个有关于LTE的课题进行研究。本文主要叙述了：（1）移动通信的发展简史。（2）LTE的简介。包括其性能要求、信道结构、信道的设计、物理层的内容和功能、物理下行信道的一般概念。（3）LTE物理下行控制信道的理论问题。包括CCE聚合等级的介绍、DCI格式的描述、信道结构、构成、信道的格式、调制编码的方法、基本的传输过程。（4）PDCCH的仿真分析。包括对matlab软件的简要介绍、不同CCE聚合等级下的误码率与信噪比的问题、不同DCI情况下的误码率和信噪比的问题。【关键词】LTE物理层PDCCH仿真IV 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTLTEisaresearchfocusinthenextgenerationcommunicationtechnology,itisneedtoemphasizeitisnotinthetraditionalsenseofthe4Gaccuratelyshouldbecalled3.9G.DuetotheLTEsystemisfarsuperiortotheprominentfeaturesof3g,andbecauseoftheauthorattendscollegeandLTEdeepbackground,theauthorchosethisaboutLTEtopicforresearch.Thispapermainlydescribes:(1)Thedevelopmentofmobilecommunicationhistory.(2)TheintroductionofLTE.Includingitsperformance,channelstructure,channeldesign,contentandfunctionofthephysicallayer,thegeneralconceptsofphysicaldownlinkchannel.(3)TheLTEphysicaldownlinkcontrolchanneltheoryproblem.IncludingtheCCEaggregationlevelisintroduced,thedescriptionoftheDCIformat,channelstructure,composition,theformatofthechannelcodingandmodulationmethods,basictransmissionprocess.(4)ThesimulationanalysisofPDCCH.Includingthebriefintroductionofthematlabsoftware,thedifferentCCEaggregationlevelofbiterrorrateandsignaltonoiseratio,differentDCIcasestheberandSNR.【Keywords】LTEphysicallayerPDCCHsimulationIV 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）目录摘要1ABSTRACT2第一章LTE的概述2第一节移动通信的发展2第二节LTE系统的简介3第三节论文的内容和结构安排4第四节本章小结4第二章LTE概述5第一节LTE的信道概述5第二节LTE物理层概述6第三节本章小结8第三章LTE物理下行控制信道9第一节DCI与CCE9第二节PDCCH的概念11第三节PDCCH的信道结构11第四节PDCCH的格式12第五节PDCCH的物理传输流程12第六节PDCCH的调制编码13第七节PDCCH的发送与接收14第四章LTE物理下行控制信道的仿真分析17第一节仿真的准备工作17第二节CEE聚合等级对误码率的影响18第三节不同DCI情况下的误码率与信噪比20第四节本章小结21结论22第一节研究结论22IV 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二节论文的不足之处22致谢23参考文献24附录25一、英文原文25二、英文翻译31三、源程序35IV 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）37重庆邮电大学本科毕业设计（论文）绪论随着科技的发展现在社会已经开始步入信息化社会，信息在人们的日常生活中已经越来越凸显其重要地位。为了更好地使信息服务于人们，信息技术在不断地发展。至今，第三代移动通信已渐入成熟，第四代已整装待发。移动通信技术作为目前最为流行的通信技术,发展潜力巨大是毋庸置疑的。在他的发展中至今已经历了三次大的变革。第一次，模拟通信的兴起，是通信业开天辟地的大事件。第二次，数字通信的兴起，是通信技术的一次巨大变革。第三次，准宽带的兴起，就是目前我们所接触最广的3G。沿着这一趋势，相信将来的移动通信行业将会越来越兴旺，越来越繁盛。作为移动通信技术的弄潮儿的LTE移动通信技术，现在正越来越凸显期重要地位。随着社会的发展人们在满足了其日常的基本生活需求后，开始更加重视其生活质量。作为与我们生活息息相关的通信技术，现在研究者众多，其中虽不乏一些精英分子，但滥竽充数者也不在少数。另一方面，由于该技术深厚且复杂，不少缺少通信知识背景的人虽对该技术兴趣颇厚但苦于知识艰深不可理解，只能作罢。笔者不自量力，想用自己的一支秃笔以自己大学所学为通信技术的发展尽微薄之力，对LTE中的关键技术之PDCCH做出一点总结，其中不乏错漏，还请海涵。LTE的将达到的主要性能有：在20MHz的频谱带宽下提供下行326Mbps、上行86Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内的单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态的迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持最大100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h、最高500Km/h高速移动的用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置从1.25MHz到20MHz多种带宽。届时，LTE必将大幅度的提升人们的生活质量。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第一章选题的背景及论文的结构安排第一节移动通信的发展移动通信系统始于1947年，且随后由于人们日常生活的需要，不断的发展和演进。现在已经经历了大约四代：第一代模拟制式的移动通信系统模拟制式的移动通信系统，得益于70年代的两项关键突破：微处理器的发明和交换及控制链路的数字化。AMPS是美国推出的世界上第一个1G移动通信系统，充分利用了FDMA技术实现国内范围的语音通信。第二代模拟蜂窝系统的大规模商用风靡全球十几年的数字蜂窝通信系统，80年代末开发。2G是包括语音在内的全数字化系统，新技术体现在通话质量和系统容量的提升。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)是第一个商业运营的2G系统，GSM采用TDMA技术。第三代移动多媒体通信技术移动多媒体通信系统，提供的业务包括语音，传真，数据，多媒体娱乐和全球无缝漫游等。NTT和爱立信1996年开始开发3G（ETSI于1998年），1998年国际电联推出WCDMA和CDMA2000两商用标准（中国2000年推出TD-SCDMA标准，2001年3月被3GPP接纳，起源于李世鹤带头搞的SCDMA）第一个3G网络运营于2001年的日本。3G技术提供2MBPS标准用户速率（高速移动下提供144KBPS速率）。第四代真正意义的高速移动通信系统真正意义的高速移动通信系统，用户速率20Mbps。4G支持交互多媒体业务，高质量影像，3D动画和宽带互联网接入，是宽带大容量的高速蜂窝系统。2005年初，NTTDoCoMo演示的4G移动通信系统在20KM/小时下实现1Gbps的实时传输速率，该系统采用4X4天线MIMO技术和VSF-OFDM接入技术。其中，由于第三代移动通信虽然较第二代移动通信有了巨大的进步，但是其根本技术并未有重大的变革，已经无法适应现今人们日益增长的需求。有鉴于此，3GPP通过了关于3G长期演进的立项工作。这既是LTE的由来。为第四代移动通信系统的典型技术。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二节LTE系统的简介LTE是第3代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject,3GPP)主导的通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationsSystem,UMTS)技术的长期演进（LongTermEvolution)。于2004年12月3GPP多伦多TSGRAN#26会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（峰值速率能够达到上行50Mbit/s,下行100Mbit/s），并支持多种带宽分配：1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G标准。其主要性能要求为：(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。(3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。(4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP)的服务质量。(5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽，并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。(6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。(7)增加了小区边界比特速率，在保持基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。(8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。第三节论文的内容和结构安排37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）本篇论文主要是对LTE物理下行控制信道的理论分析并进行仿真验证。第一章，笔者将会论述研究该题目的意义，以及为什么选择该课题。这个题目所涉及到的一些行业背景，同时也简单的概述了一些LTE的基本理论问题。第二章，笔者将对有关物理层的理论进行概述，为下文的LTE物理下行控制信道做好一个铺垫作用。第三章，笔者对LTE物理下行控制信道的理论研究成果来个一个基本的汇总，其中具体描述了它的信道结构、信道格式、调制编码方法、PDCCH与CCE及DCI的关系。可以说是后文仿真问题的一个理论铺垫。第四章，笔者对有关不同CCE聚合等级对误码率及抗噪性能的影响进行了简单的仿真。其中包括仿真的建模及对仿真结果的分析。第五章，为笔者对该篇论文的总结。分析了这篇论文所完成的工作，及完成上的一些不足。第四节本章小结本章为论文的概述部分，主要交代了研究该论文的社会科技背景。笔者为什么选择这个课题及选择这个课题的意义。另一方面也简单的交代了LTE的发展历程，本篇论文的结构安排。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二章LTE概述第一节LTE的信道概述信道和链路都是根据其功能来定义的，在一条链路里，可以有很多不同频率的信道。信道主要分为物理信道、逻辑信道、传输信道。物理信道是指在一对频率中，一个特定的时隙被分配给一个移动台用于通信。这样一个时隙就形成了一条双工作业的物理信道（相当于一条电话线）。一般一条物理信道结合了频率和TDM两个方面，也被定义为一系列的无线电频率信道和时隙。逻辑信道是被用来在BTS和MS之间传递不同类型的信息，是MAC子层向上层提供的服务。逻辑信道是映射到物理信道上传送的。按照信息内容的分类，我们一般把逻辑信道分为控制信道和业务信道。传输信道表示承载的内容怎么传，传什么样特征的数据区分，分为两大类：专用传输信道和公用传输信道。物理层就是通过传输信道为上层提供服务。LTE物理层协议根据信道传的内容和占用资源方式（频率和时间）的不同定义了不同的物理信道，也就是说按照将传输信道的不同的数据流按不同处理方式进行相关处理和数据的传输。一、控制信道的设计LTE的控制信道设计和3G系统有很大的区别。像频域资源分配/赋予/频域/ACK/NACK反馈、频域调度和信道测量上报和MIMO信道测量和上报等基本传输和多址技术的变化，使得信令的内容有了很大的变化。TD-LTE物理层需要通过对相应的控制信道传输调度和反馈等控制信令的设计，来实现下行和上行的高效率数据传输。由于资源调度和数据传输方式在TD-LTE系统中更加的灵活，系统的容量也是有很大程度的提高，所以我们更应该设计出低开销、灵活、性能可靠的控制信道和控制信令。下行控制信道是用于承载下行控制信令，在LTE系统中主要包含用于上行功率控制命令、下行数据传输的调度信息、上行数据传输的HARQ应答信息等，通过PHY或者MAC层产生这些控制信令，我们也叫做“L1/L2控制信令”。下行控制信道的作用和设计的原则：37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）制信令覆盖和传输可靠性：控制信令需要满足小区内的所有用户的正确接收。LTE系统为了保证控制信令传输和覆盖，采用了频率分集、信道编码、扩频、资源交织、发射天线分集等技术。控制信令容量和开销：LTE系统实现了大用户容量和灵活的资源调度。比如如果在20MHz系统带宽的条件下，每个子帧可以最多调度数十个用户。并且为了降低控制信道开销和支持较大的用户容量，多用户在LTE系统中通过调度情况动态的使用共享的控制信道资源传输控制信令。控制信令处理复杂度和调度的时效性：LTE系统中控制信令通过采用卷积或者重复编码和复杂度较低的QPSK调制，控制了终端解码控制信令的复杂度。而且TD-LTE下行控制信令和数据发送通过采用时分的方式，在一个下行子帧内就将控制信令放在数据的前面，这样，控制信令就可以调度其所在子帧的下行资源，从而将数据调度时延降到了最低。二、下行控制信道的设计下行控制信道主要分为物理下行控制信道（PDCCH），主要用来传送下行控制信息（DownlinkControlInformation，DCI）；物理控制格式指示信道（PCFICH），主要用来传送控制格式指示符（ControlFormatIndicator，CFI）；物理HARQ指示信道（PHICH），被用来传送HARQ指示符（HARQIndicator，HI）。TD-LTE系统下行子帧分为两种类型：常规下行子帧和DwPTS。一个常规下行子帧中包括时分的数据区域和控制区域。一般控制区域占用一盒下行子帧的前1~3个OFDM符号，主要承载着下行控制信令。根据动态的调度用户的需求，每个子帧中控制区域占用的OFDM符号数是动态变化的，而且由当前子帧中的PCFICH信道指示。因为LTE系统采用了“控制在前，数据在后”的设计方式，终端可以先接受和处理控制信令，然后再根据控制信令中的调度信息处理下行数据信号，从而有效地降低了调度和处理时延。为了避免第三个OFDM符号中与主同步信号（PrimarySynchronizedSignal，PSS）的资源冲突，控制区域在TD-LTE系统中的一个无线帧1和子帧6中只可以占用1个或2个OFDM符号。第二节LTE物理层概述一、物理层的内容LTE系统中物理层过程包括：37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）小区搜索过程：在初始小区搜索中，UE搜索到一个小区，建立DwPTS同步，获得扰码和基本midamble码，控制复帧同步，然后读取BCH信息。初始小区搜索利用DwPTS和BCH进行。同步过程:在同步过程中，关键因素有小区搜索和定时同步。小区搜索是指用户端获得与小区间时间和频率同步，并且检测物理层小区ID。为实现小区搜索，在下行链路中主要传输主同步信号和辅同步信号。定时同步过程在当前3GPPLTE规范版本中主要是根据传输定时进行调整，是指依靠接收到的定时提前量命令，用户端调整上行传输定时。功率控制:下行功率控制决定了每个资源粒子的能量(EPRE)o资源粒子能量表示插入CP之前的能量。资源粒子能量同时表示应用的调整方案中所有星座点上的平均能量。上行功率控制则决定物理信道中SC-FDMA符号的平均功率。随机接入过程:包括随机接入前导的发送和随机接入响应。二、物理层的功能(1)传输信道的错误检测并向高层提供指示；l(2)传输信道的前向纠错（FEC）编解码；l(3)混合自动重传请求（HARQ）软合并；l(4)编码的传输信道与物理信道之间的速度匹配；l(5)编码的传输信道与物理信道之间的映射；l(6)物理信道的功率加权；l(7)物理信道的调制和解调；l(8)频率和时间同步；l(9)射频特性测量并向高层提供指示；l(10)多输入多输出（MIMO）天线处理；l(11)传输分集；l(12)波束形成；l(13)射频处理；三、LTE物理层的调制方式LTE下行主要采用QPSK、16QAM、64QAM三种调制方式，上行主要采用BPSK、QPSK、8PSK和16QAM。针对广播业务，3GPP提出了一种独特的分层调制方式。其基本思想是，在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基本层，一个是低优先级的增强层。在物理层，这两个数据流分别映射大信号星座37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图的不同层。由于基本层数据映射后的符号距离比增强层的符号距离大，因此基本层数据流可以被包括远离基站和靠近基站的用户接收，而增强层的数据流只能被靠近基站的用户接收。也就是说，同一个逻辑业务可以在网络中根据信道条件的优劣提供不同等级的服务。四、LTE物理下行信道根据现在流行的认知，下行物理信道对应于一系列资源粒子的集合，用于承载用于高层的信息。共包括以下的物理信道：1.物理下行共享信道（PDSCH）传输数据块2.物理广播信道(PBCH)传递UE接入系统所必须的系统信息，如带宽、天线数目等。3.物理多播信道(PMCH)传递MBMS相关的数据4.物理控制格式指示信道(PCFICH)一个子帧中用于PDCCH的OFDM符号数目5.物理下行控制信道（PDCCH）用于指示PDSCH相关的传输格式，资源分配，HARQ信息等。6.物理HARQ指示信道(PHICH)用于NodB向UE反馈和PUSCH相关的ACK/NACK信息第三节本章小结本章为论文主体部分的一个过渡，主要对LTE物理层的相关概念做出了一个总结和归纳，另一方面主要交代了其下行信道的种类及主要功能，为下一章对PDCCH的进一步研究做好了理论准备。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第三章LTE物理下行控制信道第一节DCI与CCEDCI:即DownlinkControlInformation由下行物理控制信道PDCCH承载，eNB发给UE的下行控制信息，包括上下行资源分配、HARQ信息、功率控制等。一、DCI格式一个DCI传输下行数据传输的调度信息、上行数据传输的调度赋予和功率控制命令以及上行发送数据的ACK/NACK。如下，为他的十种格式：DCIformat0用于PUSCH的调度DCIformat1用于单码字的PDSCH的调度DCIformat1A用于采用紧凑模式调度的单码字的PDSCH的指示、公共信息的调度、用于PDCCH发起RACH过程DCIformat1B用于紧凑模式下的采用预编码的单码字的PDSCH的传输指示DCIformat1C用于更紧凑模式下单码字的PDSCH的调度，主要用于调度公共控制信息。DCIformat1D用于紧凑模式的采用预编码的并且携带功率偏移的单码字的PDSCH的调度，主要用于MU-MIMO的调度。DCIformat2用于双码字的CL-SDM的PDSCH的调度指示。DCIformat2A用于双码字的OL-SDM的PDSCH的调度指示。DCIformat3用于通过2bit来指示PUCCH和PUSCH组TPCcommand的传输。DCIformat3A用于通过1bit来指示PUCCH和PUSCH组TPCcommand的传输。二、CCE的概述在PDCCH上，承载DCI（DownlinkControlInformation)的基本单元是CCE（ControlChannelElement）。由于PDCCH的传输带宽内可以同时包含多个PDCCH，为了更有效地配置PDCCH和其他下行控制信道的时频资源，LONGTERM定义了两个专用的控制信道37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）资源单位:RE组(REGroupREG)和控制信道粒子(ControlChannelElementCCE)01个REG由4个频域上并排的RE组成，即4个子载波x1个OFDM符号。一个CCE由9个REG构成，一个PDCCH又由若干个CCE构成。定义REG如此小的资源单位，主要是为了有效地支持PCFICH(物理控制格式指示信道)、PHICH(物理HARQ指示符信道)等数据率很小的控制信道的资源分配;而定义相对较大的CCE，是为了用于数据量相对较大的PDCCH的资源分配。每个CCE包含9个REGs（ResourceElementGroup），每个REG包括4个可用的RE见TS362116.24resource-elementgroups，每个REG包含4个REs，也就是一个CCE是包含36个RE的一个连续资源块。那么在系统带宽和用于PDCCH的symbol数量确定后基本可以计算出总的CCE数量，从总的RE数量中去掉PCFICHPHICH以及参考信号所占的RE，再除以36。三、CCE设计需要考虑的因素是小区间干扰的随机化，经过研究，决定采用小区特定的交织(Cell-specificInterleaving)技术来实现小区间干扰随机化，即将一个CCE中的所有QPSK符号分成若干组，每组包含多个符号，然后对这些QPSK符号组进行交织。不同小区采用统一的交织器，但采用不同的位移，位移量为k的整数倍，最后将CCE映射到RE上，先从频域映射，然后再在时域上映射。需要注意的是，可能放置参考符号的RE，不用于传送PDCCH。当然，可能影响到PDCCH的只有放置在位于第1个和第2个OFDM符号的RE的参考符号，如下图所示，即使当参考符号不占用位于第2个OFDM符号的RE时(如对于单天线发送情况)，PDCCH也不会在这些RE中传输。这样CCE的尺寸和参考符号的密度无关，有利于保持一个CCE中RE的数量稳定。当然，留空的这些RE上的发射功率仍可以用于其他RE中PDCCH的发送。一个物理控制信道在一个或者多个控制信道粒子CCECcontrolchannelelement)上传输，其中一个CCE对应9个RE的集合。PDCCH支持的多种格式如下表所示，每个PDCCH可以占用1}2}4}8个CCE。多个PDCCHS可以同时在一个子帧中传输，占用不同CCE,在接收端采用盲检测的方法区分某个用户的PDCCH。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）REG的组成第二节PDCCH的概念PDCCH信道是一组物理资源粒子的集合，LTE中上下行的资源调度信息（MCS,Resourceallocation等等的信息）都是由PDCCH来承载的。根据其作用域不同，PDCCH承载信息区分公共控制信息（公共搜索空间搜索）和专用控制信息（专用搜寻空间），搜索空间定义了盲检的开始位置和信道搜索方式（见PDCCH检测过程章节），PDCCH信道主要承载着PUSCH和PDSCH信道控制信息（DCI），不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分，即其DCI的crc由RNTI加扰。第三节PDCCH的信道结构（1）对将在一个物理信道上传输的每一个码子中的编码比特进行加扰。（2）对加扰后的比特进行调制，产生复值调制符号。（3）将复值调制符号映射到一个或多个传输层。（4）将每层上的复值调制符号进行预编码，用于天线端口上的传输。（5）将每一个天线端口上的复值调制符号映射到资源粒子上。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）（6）为每一个天线端口产生复值的时域OFDM信号。第四节PDCCH的格式物理下行控制信道承载调度信心和其他控制信息。一个物理控制信道在一个或者多个控制信道粒子上传输，其中CCE对应一个RE的集合。系统中的CCE从0开始编号。PDCCH支持如下表的多种格式。第五节PDCCH的物理传输流程一个子帧中多个控制信道上传输的比特块将被复用在一起，形成比特块，其中为一个子帧中第i个物理下行控制信道上传输的比特数目，是一个子帧中传输的PDCCH的个数。将在调制前使用小区专用扰码按照下式进行加扰，产生加扰的比特块加扰序列在每帧开始时按照下式进行初始化：序号为的CCE对应于比特37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）。如果需要，可以在加扰之前向比特块增添元素，从而确保PDCCH的CCE的起始位置满足[4]中的要求而且确保，使加扰的比特块长度匹配没有分配给PCFICH和PHICH的资源组的数目。第六节PDCCH的调制编码TD-LTE系统中采用了卷积码，存储级数是6，表示用6个寄存器。采用这种卷积码主要包括最优距离谱、咬尾编码、译码复杂度小等几个方面的优点。信道编码采用的是咬尾卷积码，码率1/3。每个PDCCH承载一个MACID的信息，采用卷积编码，控制信令可以采用Cat1、Cat2和Cat3联合编码（JointCoding）和Catl、Cat2和Cat3分别编码两种编码方式。在一定程度上下行信令的数量决定了是否采用联合编码。如果信令数量比较大，一般更适合采用联合编码。在不考虑MIMO传输的情况下，控制信令的数量较小，应采用联合编码。我们还应该研究的另一个问题是控制信令是否应该采用可变的调制编码方式。自适应调制编码固然可以降低下行控制信令的误检测率（一个LIE的信令错误地被其他UE读取），提高通信容量，获得更佳的控制信道传输性能，但会增加额外的控制信令开销（如增加Cat0中的信令）。因此决定所有CCE都采用QPSK调制方式，但不同类型的控制信令（如对下行调度信息和上行调度赋予）可能采用不同的编码速率（也就是具有不同的载荷尺寸）。PDCCH采用16bit的CRC校验。关于下行资源分配信息的编码方式，考虑两种方法：位图（bitmap）方法:这种方法是将所有RB分成若干组（通常一个组包含一对RB），然后对每个RB组用1bit表示是否分配此RB组给UE。这种方法的优点是简单灵活，缺点是信令开销较大。基于块（Block-based）的方法:这种方法考虑到很多资源实际上是连续分配的，如一次性分配5个连续的RB。因此这种方法与位图方法不同，它不是直接指示每个RB的分配情况，而是描述一段连续分配的RB的起点和长度，或者通过树状（Tree-based）指示方法进行分配。这种方法优点是降低信令开销，缺点是影响了资源分配的灵活性。因此，最后混合采用上述两种方法。将下行资源分配信令分成两个部分：第1部分通过使用1bit指出采用两种方法中的哪一种；第2部分具体指明资源分配信息。方法①是将所有37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）RB分成若干组，每个组包含1～4个RB，然后用bitmap的方法指明分配给UE哪些RBG。方法②是预定义若干RB组合（Subset），不同的组合包含的RB可能部分相同，然后通过PDCCH信令指明UE使用哪个RB组合，其中又使用1bit首先指明是采用Localized还是Distributed分配方式，并且用其余的比特指明开端VRB的编号和连续VRB的数量。因为采用方法②可以减少信令开销，所以在相同的开销下获得更大的分配灵活性。对于窄带情况（不大于10个RB），宜采用逐RB的bitmap方式。MCS（调制编码方式）采用5bit传输。将RB分配的数量刨除各种控制信道占用的资源后和MCS联合起来，就可以计算出传输块（TransportBlock，TB）的大小。可以基于如下假设计算：3个OFDM符号的控制信道包括PDCCH、PCFICH和PHICH，2天线发送，无同步信道，无PBCH，正常CP。针对具体的控制信道长度、天线数量等具体参数的变化进行的微调，可以通过信道编码速率匹配（RateMatching）的方法实现。最终的TB大小应与QPP交织器的大小相匹配，以避免补零（ZeroPadding）操作。第七节PDCCH的发送与接收根据3GPP协议可画出PDCCH发送与接收流程。当媒体接人控制层(MAC)用PDCCH来指示无线资源分配时，发送端首先从MAC获取DCI格式信息，进行CRC添加，同时用相应的RNTI对添加的CRC进行加扰。对于DCI格式0，如果终端配置并应用了发射天线选择，那么CRC将被天线选择掩码和RNTI一起加扰，映射到DCI格式的RNTI取决于逻辑信道的类型，如图3.1所示：37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）DCI格式信息116位CRC添加咬尾卷积编码速率匹配DCI格式信息n16位CRC添加咬尾卷积编码速率匹配PDCCH信道复用加扰QPSK调制层映射预编码资源元素组交织资源元素映射Tx无线信道Rx解资源映射解资源元素交织解预编码解层映射QPSK解调解扰PDCCHCCE盲检解速率匹配Viterbi译码16位CRC校检获得所需DCI信息盲检循环图3.1PDCCH的发送接收流程CRC添加后对数据进行1/3的咬尾卷积编码、速率匹配，如果有多个PDCCH传输，则必须进行PDCCH信道复用，即将各信道速率匹配之后的数据进行级联其中n~为同一子帧中的”D-CCH编号，如图2所示。编号为n的CCE对应于比特b(72n),b(72n+1),w,b(72n+71)，如果有必要的话，在复用之前需添加元素以确保各PDCCH为CCE的整数倍[’]。接着将信道复用后的数据进行加扰、调37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）制、层映射、预编码、REG交织、资源映射，最后通过天线端发送。接收端基本上为发送端的逆过程，只是在解信道复用时采用盲检方式对所有PDCCH进行搜索。第八节PDCCH的调度PDCCH调度过程即为网络端对PDCCH配置的过程，此过程决定了PDCCH内容和格式，详细过程为:1)基于信道质量测量、调度请求(SR)和缓冲状态报告信息(BSR)，决定在上行链路中哪些UE应分配资源，应分配哪些资源。2)基于信道质量指示报告、MIMO、秩指示(RankIndication)和优先的预编码矩阵信息，决定在下行链路中哪些UE应配置为分组传输。3)标识所有必须的公共控制信道信息，如用于DCI格式3的功率控制命令。4)为每个DCI信息决定PDCCH格式(即1,2,4或8CCE)，使用所有的功率偏移以至信息到达预期的UE足够可靠，尽可能地最小化PDCCH头。5)决定PDCCH资源数量及来承载这些PDCCH的OFDM符号数量，并将所需OFDM符号数告知PCFICH。6)在合适的搜索空间将每个PDCCH映射到CCE位第九节本章小结本章主要交代了LTE物理下行控制信道的理论基础，交代了它的信道结构，调制编码方法及与之相关的CCE聚合等级和下行控制信息。这些理论的总结是后文有关LTE的仿真所必不可少了基础，所以写的较为繁琐。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第四章LTE物理下行控制信道的仿真分析第一节仿真的准备工作一、仿真的目的LTE物理下行控制信道在LTE的物理层信道中是较为复杂的一个，关于其在不同聚合等级下的抗噪性及误码率关系到整个LTE系统的顺利实现，不能不认真的进行研究。二、仿真的工具MATLAB是一种用于工程计算的高性能语言，它集中了计算功能、数据可视化功能和程序设计功能。在MATLAB中，由于其代码编写过程与数学推导过程都采用习惯的数学描述方法，所以编程更加直观和方便。MATLAB是一种以数组和矩阵为元素的工程计算语言，主要包括以下几个部分:MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB句柄图形控制系统、MATLAB数学函数库、MATLAB工具箱和MATLAB的应用程序接口。该软件的主要特点为:1.语言简洁，代码灵活，有着极其丰富的库函数资源。在程序设计中该软件对代码的书写形式没有严格的限制，同时利用丰富的库函数简化了子程序的编写任务，利用极其丰富的库函数可以使程序开发避免繁杂的子程序编程任务。同样，由于库函数都是由本领域的专家编写而成，从而也避免了一些不必要的错误，用户不必担心函数的可靠性问题。2.丰富灵活的运算符。由于该软件是用语言开发出来的，因此该软件提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用这些运算符将使程序变得极其简短和灵活。3.面向对象编程和结构化的控制功能。4.程序设计自由度较大。5.程序可移植性好。6.功能强大的图形功能。7.拥有分门别类的工具箱。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）8.开放性的共享源代码。C语言是国际上广泛流行的计算机高级语言。它适合于作为系统描述语言，既可用来写系统软件，也可用来写应用软件。C语言的主要特点是:1.语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。2.运算符丰富。3.数据结构丰富，具有现代化语言的各种数据结构。4.具有结构化的控制语句。5.语法限制不太严格，程序设计自由度大。6.C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作。7，生成目标代码质量高，程序执行效率高。8.用C语言写的程序可移植性好。由于C语言拥有这些优点，所以其应用面很广，许多大型软件都用C语言编写。在本设计中，采用的集成开发环境是Microsoft公司于1998年推出的基于Windows系统的VisualC++6.0aVisualC++6.0内嵌微软的基础类库(MicrosoftFoundationClass,MFC)，可以和Windows操作系统无缝结合，因此用VisualC++6.0开发的软件稳定性好，可移植性强，而且软件与硬件相互独立。第二节CEE聚合等级对误码率的影响一个物理控制信道由一些控制信息单元（CCE）组成，而CCE又由一些资源粒子组成，在一个子帧里可以传输多个PDCCH，同时也支持多种格式的DCI有PDCCH承载，物理下行控制信道携带调度分配和其它控制信息。一个物理控制信道在一个或几个连续控制信道单元的集合上传输，其中一个CCE对应9个资源粒子组（REG）。没有分配给PCFICH或PHICH的REG的数量为。系统中可用的CCE从0开始标号到，其中。PDCCH支持多种格式，多个PDCCH能在一个子帧上传输。不同的PDCCH格式用的CCE数不一样，这样承载的比特数不一样，这样就可以获得不用的编码率，在不同的信道质量下可以是用不同的CCE数，从而达到更好的利用控制信道资源。一、仿真的参数设计37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）表4.1仿真参数二、仿真的结果与分析图4.1CCE对误码率情况的仿真结果由上面的仿真可知在不同的CCE聚合等级时，随着聚合等级的提升误码率获得了提升。由于DCI保持不变，随着CCE的增大信道的冗余将会增多由此将会导致抗干扰能力越强，所以抗噪性将会越好。另一方面，由于CCE的升高将会耗费更多的能量资源，所以科学工作者务必根据客观情况对CCE与DCI的大小进行取舍。在同一CCE聚合等级时，信噪比的升高将会导致误码率的降低即抗噪性的降低。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第三节不同DCI情况下的误码率与信噪比一、仿真的参数设计表4.2仿真参数二、仿真的结果分析图4.2不同DCI情况下的误码率与性噪比仿真结果由仿真结果可知当信噪比一定时，随着DCI的升高抗噪性将会升高，但从另37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）一方面看，当在同一DCI时随着信噪比的升高误码率将会降低，且降低的速度越来越快。在此，将又是一次资源的合理节约与传输质量的合理抉择问题。第四节本章小结本章对不同CCE结构、聚合等级对误码率以及抗噪性能的影响进行了仿真分析。分析过程中，先交代了仿真的准备工作，比如说他的工具、参数准备。最后对仿真的结果进行了分析得出结论。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）结论第一节研究结论本文主要研究LTE物理下行控制信道的信道结构、调制编码方法及不同CCE聚合等级对误码率及抗噪性能的仿真研究分析。主要贡献有：（1）从理论上分析了LTE物理下行控制信道的一些基本问题，比如其信道结构、调制编码方法、信道格式等等。为提供LTE物理下行控制信道额仿真做出了理论支持。（2）对不同的CCE聚合等级对误码率及抗噪性的影响做了仿真。得出了宝贵的结论，对LTE物理下行控制信道性质了解更进了一步。第二节论文的不足之处由于笔者的水平有限，本篇论文错漏在所难免，另一方面，LTE物理下行控制信道的研究是一个复杂而又艰深的问题，笔者受受教育年限及所接触的层次影响，很多问题都只是略懂皮毛，其中主要的问题如下：关于移动通信的发展过程交代的并不是太清楚。关于LTE物理层的概述可能不足。因为LTE作为当今国际唯一的公认的准4G标准，研究者多如牛毛，其中不乏众多有识之士，笔者岁不长而学不优，实在无法将LTE物理层的概述交代的清清楚楚。关于LTE物理下行控制信道的理论交代不是太清楚。因为LTE物理下行控制信道的理论研究在国内较LTE的热度而言稍显不足，而笔者学识有限仅仅起到了一个知识的二传手的作用，将现有的理论研究做出了一个总结，其中，对主次的安排内容的挑选可能并不太合理。关于LTE物理下行控制信道的仿真问题。由于，仿真，特别是想要仿真的好，是一项艰难的过程，笔者在这期间精力有限，水平不足，所以仿真的稍显稚嫩。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）致谢首先，我要感谢在百忙之中给我以指导的王永老师。感谢老师在工作之余多次的为我修改还不成熟的论文提纲。为我修改错误百出的仿真代码。同时，我要感谢我的室友—陈诚、余秋雨、何仁佳、江舟同学，感谢你们的陪伴让我感受到了家的温暖，让我在凄冷的异乡没有感到寂寞孤单。接着，我要感谢我的同学，没有你们的支持及热心的帮助，我无法顺利的完成这篇论文。接着，我还要感谢我的杨和林同学，不止一遍的为我的论文出谋划策，还不辞劳苦的讲解代码。最后，我要感谢生我养我的父母，感谢你们对我的默默支持与付出，让我能安心的完成这篇论文。37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）参考文献[1]叶培大，卫国，邬贺铨.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计.北京：人民邮电出版社.2008.[2]王映民等.TD-LTE技术原理与系统设计.北京：人民邮电出版社.2008.[3]张克平.3GPPLTE-B3G/4G移动通信系统无线技术.北京:人电子工业出版社，2008.[4]胡宏林，徐景.3GPPLTE无线链路关键技术.北京:电子工业出版社，2008.[5]徐景，胡宏林，周婷.3GPPLTE标准化进展.中兴通讯技术，2007.[6]尤肖虎.未来移动通信技术发展趋势与展望.电信技术，2003.[7]李三江.LTE物理层下行关键技术研究.电子科技大学.2009.[8]郭歌.LTE系统中下行信号检测算法研究.重庆邮电大学.2011.[9]李仁波.3GPPLTE物理层链路关键技术研究.山东大学.2011.[10]杨佳.3GPP系统中ICI抑制方法及PDCCH性能仿真研究.电子科技大学.2012.[11]张辰光.数字通信系统噪声干扰方法与仿真，西安电子科技大学.2007.[12]张倩.LTE/LTE-A系统上行控制信道的研究与仿真,北京交通大学.2011.[13]罗友宝，李小文，吴云梅.LTE物理下行控制信道盲检过程研究,重庆邮电大学，2010.[14]雷栋.LTE下行关键技术研究与实现，西安电子科技大学，2010.[15]陈发堂，谢磷坷,LTE系统中Turbo编译码仿真与性能分析,2011.37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）附录一、英文原文 TalkaboutthedevelopmenttrendformobilecommunicationsOne，introductionMobilecommunicationmeansbetweenthemobileusers,ormobileusersandfixedcommunicationsbetween.，Withthedevelopmentofelectronictechnology,particularlysemiconductors,setsDevelopmentofcircuitandcomputertechnologyandmobilecommunicationshaveenjoyedrapiddevelopment.Withtheexpansionofitsapplicationfieldsandonimprovingtheperformancerequirements,allowmobilecommunicationintechnologyanddevelopmentofthetheorytoahigherlevel.Sinceinthe1980softhe20thcentury,themobilecommunicationshavebecomeindispensableinmoderncommunicationnetworkandoneofthefastestmeansofcommunication.Reviewingthedevelopmentofmobilecommunications,mobilecommunicationsdevelopmentthroughseveralstagesofdevelopment:thefirstmajorcellularmobilecommunicationtechnologyofanalogmobilecommunications,thetechnicalcharacteristicsofCellularnetworkstructureovercometheregionalcapacitylow,restrictedthescopeofactivitiesoftheproblem.SecondGisthecellularmobilecommunications,cellularsystemscanprovideintegratedservicedigitaltransmission,andotheradvantages.MainCharacteristicsofthirdGisinadditiontoprovidingsecondofmobilecommunicationsystemownadvantages,overcomeitsshortcomings,butcanalsoprovidebroadbandmultimediaservicecanprovidehigh-qualityvideomultimediaintegratedservices,andglobalroaming.Withmostofthemarenowsecondtechnology,thirdtechnologyisstillnotverysuccessful.buttherearealreadyfourthtechnologyvision.4Gstandardwithmorethanthirdofthefourthmobilecommunicationsystemfunction.Two.4Gaboutmobilecfourththeconceptofmobilecommunicationtechnologiesasbroadbandaccessanddistributionnetwork,withasymmetryover2Mbitsdatatransmissioncapacity.It37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）consistsoffixedbroadbandwirelessaccessandbroadbandwirelesslocalareanetwork,mobilebroadbandsystemandinteractivebroadcastingnetwork.fourthGstandardsthanthirdstandardhasmorefunctionality.Indifferentfixedfourthg,wirelessplatformsandwirelessservicesacrossdifferentfrequencybandnetwork,inanyplacewithbroadbandInternetaccess,includingsatellitecommunicationandstratosphericcommunicationtoprovideorientationoftime,dataacquisitionandremotecontrol,comprehensivefunctions.Inaddition,fourthmobilecommunicationsystemsareintegratedbroadbandmobilecommunicationsystemofmultifunctionalarebroadbandIPsystem.Currentlyindevelopmentandresearchof4Gcommunicationswillhavethefollowingcharacteristics：communicationsAcommunicationsfasterTheinitialstudyon4GcommunicationsisaimedatenhancingcellularphonesandotherwirelessaccesstheInternet,mobiledevicerate,so4Gcharacteristicsofcommunicationisitafasterspeedofwirelesscommunication.Expertsestimatedthatfourthmobilecommunicationssystemupto10-20Mbitsmaximumreach100Mbits.ThesecondnetworkspectrumwidthTomake4Gcommunicationtransmissionspeedofupto100M/bits,operatorsmustbeonthebasisof3Gcommunicationsnetworktocarryoutlarge-scaleimprovement,so4Gnetworkoncommunicationbandwidththan3Gnetworkbandwidthmuchhigher.Accordingtothestudy,each4Gchannelwillholdthe100MHzspectrum,equalto20timesoftheW-CDMA3Gnetwork.CompleteintegrationofthethreeservicesPersonalcommunications,informationsystems,broadcastingandentertainmentbusinessessuchasseamlessconnectionasawhole,meetthevariousneedsofusers.4Gshouldbeabletointegratedifferentmodelsofwirelesscommunicationto--fromindoorwirelesslocalareanetworkandBluetoothnetwork,cellularsignalandradioandtelevisiontosatellitecommunication,mobileuserstoroamfreelyfromastandardtoanotherstandard.Businessapplications,interconnectionbetweenvarioussystemplatformmoreconvenient,safe,andfordifferentusers,morepersonalized.4Gmobilephonefromthepointofviewoftheappearanceandstylewillhavemorebreakthroughscanthinkofis,spectaclesandwatches,cosmeticboxes,sneakersarelikelytobecome4Gterminal.Fourintelligentpropertiesofevenhigher37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）FourthMobileIntelligentbetter,notonlyexpressedinthedesignandoperationof4Gcommunicationterminalwithintelligent,butmoreimportantly4Gfunctionofcellphonecanimplementmanyunimaginable.Forexample,4Gmobilephoneswillbebasedontheenvironment,timeandotherfactorstotimelytoremindtheownerofthecellphone.Three,4Gaccesssysteminmobilecommunications4Gsystemformobilecommunicationaccessremarkablefeatureisthatintelligentmulti-modeterminalsmulti-modeterminalbasedoncommonplatform,throughavarietyoftechnology,invariousnetworksystemplatformrealizationofseamlessconnectionandcollaboration.In4Gmobilecommunications,basedonacommonplatformforallkindsofspecialaccesssystem,mutualcooperation,inthemostoptimalmannertomeetthecommunicationneedsofdifferentusers.Whenterminalaccessmulti-modelsystems,networkadaptiveallocationband,givetheoptimizationofroutinginordertoachievethebesteffectofcommunications.。Withthedevelopmentoftechnologyandchangesinmarketdemand,newtechnologywillconstantlyemerging.Differenttypesofaccesstechnologydesignedfordifferentbusiness.therefore,thebasisofouraccessapplicationfieldsoftechnology,smallmobileradiusandworkingenvironment,andtoaccesstechnologyforlayers.Distributionlayer:mainlybythestratosphericcommunications,satellitecommunicationandbroadcastingandTVcommunication,andthescopeofservicecoverage.Cellularlayer:mainlyby2G,3Gcommunicationsystems,servicescoveringlarger.HotcelllayerismainlycomposedofWLANnetworkservicestofocusonthecampus,communities,meetingcenter,mobilecommunicationabilityisverylimited.Personalnetworklayer:mainlyusedinthehome,Officeandotherplaces,theservicescopeofcoverageisverysmall.MobileCommunicationsLimitedability,butthroughInternetaccesssystemsofothernetworklayer.FixedNetwork:Doublestrands,coaxialcable,fibercompositionoffixedcommunicationsystem.Networkaccesssysteminaveryimportantpositionintheentiremobilenetworks.Toimprovenetworkperformance,accesssystemofhigh-levelagreementsandResearchNetworkself-optimizationandautomaticreconfigurationtechnologyanddynamicspectrumallocationandresourceallocationtechnology,networkmanagementandcooperationbetweendifferentaccesssystem.ImprovingandextendingtheapplicationofIPtechnologyinmobilenetwork,strengtheningthesoftwareradiotechnologyandoptimizationofradiotransmissiontechnologiessuchassupporting37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）real-timeandnon-real-timebusiness,seamlessconnectivityandnetworksecurity.Four,4GkeytechnologyofmobilecommunicationsystemApositioningtechnologyPositioningmobileterminallocationmethodformeasuringandcalculatingmethods.Itismainlybasedonmobileterminallocation,locationbasedonmobilenetworklocationormixedthreeways.4Gmobilecommunicationsystems,mobileterminalinmobilecommunicationbetweendifferentsystemplatforms.therefore,formobileterminallocationandtracking,istherealizationofmobileterminalinseamlessconnectionsbetweendifferentsystemplatformsandsystemsprerequisiteofhigh-speedandhigh-qualitymobilecommunicationsandprotection.ThesecondhandovertechnologySwitchtechnologyformobileterminalindifferentmobilecommunitybetweencommunicationbetweendifferentfrequenciesorsignaltoreducechannelselection,andsoon.SwitchTechnologyisthefutureofmobileterminalinmanyofthecommunicationsystem,mobilecommunitybetweensolidfoundationandanimportanttechnologyinmobilecommunications.Itismainlysoft-switchingandhardhandoff.4Gcommunicationsystem,switchingtechniqueismoreextensivescope,andinsoft-switchingandcombinationofhardhandoffdirectionofdevelopment.Threesoftwareradiotechnology4Gmobilecommunicationsystems,softwarewillbecomeverycomplicated.Tothisend,Theexpertssuggestedtheintroductionofsoftwareradiotechnology,asthemobilecommunicationstothirdfromsecond,andfourthbridgesinmobilecommunications.Softwareradiotechnologytocloseaspossibletotheprocessofdigitalanalogsignalantenna,ADandDAconvertersoonaspossibletoRFFront-EndusingDSPchannelseparation,modulationanddemodulationandchanneldecodingandsoon.Itaimstoestablishacommunicationplatform,platformsoftwaresystemtorealizemulti-channel,multi-levelandmulti-modewirelesscommunications.therefore,theapplicationofsoftwareradiotechnology,amobileterminalscanbeachievedbetweenthedifferentsystemsandplatforms,unimpeded.Therearemorematuresoftwareradiotechnologyparametercontrolsoftwareradiosystem.FoursmartantennatechnologySmartAntennawithinhibitionofsignalinterferenceandautomatictrackingandintelligencefeaturessuchasdigitalbeamadjustment,canmeetthedatacenter,mobileIPnetworkperformancerequirements.SmartAntennabeaminthespacefieldsuppressionofmutualinterferenceandtoenhancethe37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）specialscopeofsignal,thistechnologycanimprovethequalityofsignalincreasetransmissioncapacity.FivemutualInterferencesuppressionandmultiuserdetectionDevelopmentofinteractiveInterferencesuppressionandmultiuserdetectiontechnologyshouldbecomepartofthe4G,theyuseinteractiveInterferencesuppressionmethodintroductiontothebasestationsandmobilephonesystem,eliminationofunnecessarynearbyandco-channeluserinteractioninterference,toensurethehighqualityofreceiversignalreception.Thiscombinationwillmeettheneedsofmoreusercapacity,butalsocanincreasethecoverage.MutualInterferencesuppressionandmultiuserdetectioncombinationoftwotechnologywillsignificantlyreducethedeploymentofnetworkinfrastructure,ensuretheimprovementofservicequality.SignalTransmissionandmodulationofsixnewtechnologyHigh-speedmobilecommunications,willfaceseverefrequencyselectionfadingfrequency-selectivefading.Toimprovethesignalperformance,researchanddevelopmentofintelligentmodulationanddemodulationtechniques,toeffectivelycurbthedecline.Forexample,theOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingOFDM,adaptiveequalizer.meanwhile,theTPC,RakeSpreadSpectrumreceive,hopping,FECsuchasAQRandTurbocodingtechnology,togetabettersignal-noiseratioofenergy.Five.conclusionsNowpeople,4Gcommunicationofthefuturelooksverymysterious,Manypeoplethinkthatthefourthwirelesscommunicationnetworksystemisthemostcomplextechnicalsysteminthehistoryofmankind.Allinall,smoothandcomprehensivelyimplement4Gcommunications,alsomayencountersomedifficulties.first,peopleinthefuture4Gcommunicationtransmissionspeedofthedemandwasthatitwillgreatlyimprove,theoreticallyhighestreaching100Mbits,buttherateofmobilephoneswillbelimitedbythecapacitycommunicationssystems.Accordingtoanalysisbyexpertsconcerned,4Gmobilephoneswillbedifficulttoachievethetheoryofspeed.secondly,4Gdevelopmentofthemarketwillfacegreatpressure.Someexpertspredictthat,after10years,2Gmultimediaserviceswillenterthirdstageofdevelopment,whichcovers3Gglobalnetworkhasbeenbasicallycompleted,morethan25oftheworld'spopulationuses3G,bythattime,thewholeindustryisabsorbingthirdtechnology,toaccept4Gtechnologyalsoneedsaprocessofgradualtransition.therefore,whentheconstructionof4Gcommunicationnetworksystem,carrierswillconsiderdirect3Gcommunications37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）networkinfrastructure,withthegradualintroductionofthemethodtomakemobilecommunicationsfrom3Ggradualtransitionto4G.37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）二、英文翻译浅谈关于移动通信发展趋势一、引言　移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展，特别是半导体、集 成电路和计算机技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。回顾移动通信的发展历程，移动通信的发展大致经历了几个发展阶段：第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务，能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务，并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术，第三代技术还不太成功，但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统（4G）标准比第三代具有更多的功能。  二、4G移动通信简介 第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：（一）通信速度更快 37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。 （二）网络频谱更宽 要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。（三）多种业务的完整融合  个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破，可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。 （四）智能性能更高 第四代移动通信的智能性更高，不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化，更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如，4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。三、4G移动通信的接入系统 4G移动通信接入系统的显著特点是，智能化多模式终端（multi-modeterminal）基于公共平台，通过各种接技术，在各种网络系统（平台）之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中，各种专门的接入系统都基于一个公共平台，相互协作，以最优化的方式工作，来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时，网络会自适应分配频带、给出最优化路由，以达到最佳通信效果。目前，4G移动通信的主要接入技术有：无线蜂窝移动通信系统（例如2G、3G）；无绳系统（如DECT）；短距离连接系统（如蓝牙）；WLAN系统；固定无线接入系统；卫星系统；平流层通信（STS）；广播电视接入系统（如DAB、DVB-T、CATV）。随着技术发展和市场需求变化，新的接入技术将不断出现。 　　不同类型的接入技术针对不同业务而设计，因此，我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境，对接入技术进行分层。 　　分配层：主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务范围覆盖面积大。 37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）　　蜂窝层：主要由2G、3G通信系统组成，服务范围覆盖面积较大。 　　热点小区层：主要由WLAN网络组成，服务范围集中在校园、社区、会议中心等，移动通信能力很有限。 　　个人网络层：主要应用于家庭、办公室等场所，服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限，但可通过网络接入系统连接其他网络层。 　　固定网络层：主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。 　　网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破：为最大限度开发利用有限的频率资源，在接入系统的物理层，优化调制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能，在接入系统的高层协议方面，研究网络自我优化和自动重构技术，动态频谱分配和资源分配技术，网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用；加强软件无线电技术；优化无线电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。 四、4G移动通信系统中的关键技术 （一）定位技术 　　定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中，移动终端可能在不同系统（平台）间进行移动通信。因此，对移动终端的定位和跟踪，是实现移动终端在不同系统（平台）间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。 （二）切换技术 　切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中，切换技术的适用范围更为广泛，并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。 　（三）软件无线电技术 　在4G移动通信系统中，软件将会变得非常繁杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线，即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端，利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台，在平台上运行各种软件系统，以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此，应用软件无线电技术，一个移37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）动终端，就可以实现在不同系统和平台之间，畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。　（四）智能天线技术　智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。 　（五）交互干扰抑制和多用户识别 　待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分，它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统，消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰，确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求，还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署，确保业务质量的改善。 　（六）新的调制和信号传输技术 　在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落（frequency-selectivefading）。为提高信号性能，研究和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术（OFDM）、自适应均衡器等。另一方面，采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC（如AQR和Turbo编码）等技术，来获取更好的信号能量噪声比。五、结束语　　对于现在的人来说，未来的4G通信的确显得很神秘，不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说，要顺利、全面地实施4G通信，还将可能遇到一些困难。 　　首先，人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升，从理论上说最高可达到100Mbit/s，但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析，4G手机将很难达到其理论速度。 　　其次，4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测，在10年以后，2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段，此时覆盖全球的3G网络已经基本建成，全球25%以上的人口使用3G，到那时，整个行业正在消化吸收第三代技术，对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。 　　因此，在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，使移动通信从3G逐步向4G过渡。 37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）三、源程序clc;clear;%rand('state',263142);%randn('state',61354);%PDCCHʹÓÃQPSKQm=2;set_sig_space;space=eval(strcat('sig_space',num2str(2^Qm)));sig_space=space(:,1)+j*space(:,2);%¶¨Ò岻ͬDCIµÄ³¤¶ÈN_DCI1=54;%¶¨ÒåÑ¡¶¨µÄDCIÀàÐͳ¤¶ÈN=N_DCI1;%CCE¾ÛºÏµÈ¼¶******************************Ð޸ľۺϵȼ¶¸Ä±äÂëÂÊ£¬¹Û²ìÎóÂëÐÔÄÜCCE=1;%ÎïÀí×ÊÔ´£¬Ò»¸öCCEΪ9¸öREG£¬Ò»¸öREGΪ4¸öRE;N_phy=4*9*Qm*CCE;%±àÂëЧÂÊrate=N/N_phy%¶¨Òå±àÂëÆ÷trel=poly2trellis(7,[133171165]);%Definetrellis.SINR=-4:6;linSINR=10.^(SINR/10);pe=zeros(size(SINR));tblen=3;%TracebacklengthN_loop=100;foriSINR=1:length(SINR);n_err=0;forloop_i=0:N_loop-1%Éú³ÉDCIÊý¾Ýmsg=[round(rand(1,N)),zeros(1,tblen)];code=convenc(msg,trel);%Encode.37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）N_code=length(code);N_times=floor(N_phy/N_code);N_rem=mod(N_phy,N_code);%Éú³Ébit²Ã¼ôË÷Òýind=zeros(1,N_phy);fork=1:N_timesind((k-1)*N_code+1:k*N_code)=1:N_code;end;ind(N_times*N_code+1:N_times*N_code+N_rem)=ceil(0:N_code/N_rem:(N_code-1))+1;%½øÐÐbit²Ã¼ôs=zeros(1,N_phy);s(1:N_phy)=code(ind);%µ÷ÖÆfork=1:Qm:N_phybin=s(k:k+Qm-1);str=num2str(bin,'%1d');data_modu((k-1)/Qm+1)=sig_space(bin2dec(str)+1);end;%¼ÓÔëEs=mean(abs(data_modu(:).^2));Pn=Es/(2*linSINR(iSINR));noise=sqrt(Pn)*(randn(size(data_modu))+j*randn(size(data_modu)));r_modu=data_modu+noise;%½âµ÷r_soft=soft_demodulation_max1(r_modu,Pn,Qm,sig_space);%»Ö¸´²Ã¼ôÇ°r=zeros(1,N_code);r_ind=r;fork=1:N_phyr(ind(k))=r(ind(k))+r_soft(k);r_ind(ind(k))=r_ind(ind(k))+1;end;%ºÏ²¢r=r./r_ind;r(isnan(r))=0;decoded2=vitdec(-r,trel,tblen,'cont','unquant');[n2,r2]=biterr(decoded2(tblen+1:end),msg(1:end-tblen));n_err=n_err+n2;37 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）end;pe(iSINR)=n_err/(N*N_loop);end;semilogy(SINR,pe);gridon;xlabel('SNR(db)');ylabel('ber');37