1、畢業設計開題報告題 目 LTE系統中OFDM信道的研究_學生姓名 吳睿 學 號 P111813758 所在院(系) 電氣工程學院 專業班級 11通信二班 指導教師 袁秀娟 LTE系統中OFDM信道的研究一、選題的目的、意義及國內外對本課題涉及問題的研究現狀：1.選題的目的：LTE(LongTermEvolution,長期演進)項目是3G的演進，是3.9G的全球標準,它改進并增強了3G的空中接入技術，提高數據傳輸速率，降低系統時延，增大系統容量，使得移動通信與寬帶無線接入技術做到完美的融合，被視作從3G向4G演進的主流技術。LTE主要采用OFDM和MIMO等關鍵技術。LTE的研究，包含了一些普遍

2、認為很重要的部分，如等待時間的減少、更高的用戶數據速率、系統容量和覆蓋的改善以及運營成本的降低。我認為，雖然當前我國的4G業務已經在全面普及中，但不論是覆蓋面積、穩定狀況，還是傳輸速率，都還有非常大的提升空間，所以我選擇了LTE中的OFDM信道這一研究課題，希望能夠在LTE項目的傳輸速率及穩定狀況上有所提高。 2、選題的意義：3GPP長期演進(LTE)項目是近兩年來3GPP啟動的最大的新技術研發項目，這種以OFDM/FDMA為核心的技術可以被看作“準4G”技術。3GPP LTE項目的主要性能目標包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區邊緣用戶的

3、性能；提高小區容量；降低系統延遲，用戶平面內部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低于50ms，從駐留狀態到激活狀態的遷移時間小于100ms；支持100Km半徑的小區覆蓋；能夠為350Km/h高速移動用戶提供100kbps的接入服務；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。正交頻分復用技術OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，實際上是MCM Multi-CarrierModulation，多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數

4、據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術，最大限度的提高了系統性能。包括以下類型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多帶-OFDM。 OFDM中的各個載波是相互正交的，每個載波在一個符號時間內有

5、整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這樣便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊，所以它比傳統的FDMA提高了頻帶利用率。在向B3G/4G演進的過程中，OFDM是關鍵的技術之一，可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術，最大限度的提高系統性能。作為3G時代之后的下一代無線通信系統中的重要標準之一，LTE系統其在未來無線通信產業的前景和地位已經得到公認，因此對LTE系統中OFDM信道的研究具有相當重要的意義。2.國內外現狀研究： 4G是真正意義的高速移動通信系統，用戶速率20Mbps。4G支持交互多媒體業務，高質量影像，3D動畫和寬帶互聯網接入，是寬帶大

6、容量的高速蜂窩系統。2005年初，NTTDoCoMo演示的4G移動通信系統在20KM/小時下實現1Gbps的實時傳輸速率，該系統采用4X4天線的MIMO技術和VSF-OFDM接入的技術123。目前，移動無線技術的演進路徑主要有三條：一是WCDMA和TD-SCDMA，均從HSDPA演進至HSDPA+，進而到LTE4；二是CDMA2000沿著EV-DORev.0/Rev.A/Rev.B，最終到UMB5（Motorola最近提出的新方案是，CDMA2000也通過一定方式演進到LTE，3GPP2也基本放棄了UMB的計劃6）；三是802.16m的WiMAX路線7。這其中LTE擁有最多的支持者，WiMAX

7、次之8。 LTE是由愛立信、諾基亞西門子、華為等世界主要電信設備生產商開發的技術，CDMA陣營的阿爾卡特朗訊和北電網絡也有投入。CDMA近年來日漸失勢，阿爾卡特朗訊已經在上周沖減了37億美元與CDMA技術標準相關的資產，并將和日本NEC建立研發LTE的合資公司。 全球眾多運營商對LTE技術極為關注，國際國內的設備制造商以及終端制造商，大多數將LTE的產品路標定為在2010年前后形成商用能力9。華為表示，LTE產業價值鏈將在2010年基本成熟并開始商用，并在2011年形成一定的市場規模10。愛立信則希望成為商用設備的領先者，預計其將在2009年推出LTE商用系統。在終端方面，三星電子計劃于201

8、0年最終推出小型化的LTE手機，外觀與目前常見的手機相似。三星電子采取了逐步推進的LTE終端發展路線，將于今年推出體積較大的LTE原型樣機以進行性能測試。明年將推出LTE的數據卡產品。NTT表示，其目標是在2009年推出LTE的商用服務。為了實現這一目標，NTT很早就開始了行動：2006年秋，建立了LTE的試驗系統；2007年秋，進行了室內、室外測試；2007年8月，開始開發商用網絡；2008年2月，實現了較好的試驗結果。下行速率達到250Mbs、上行速率達到50Mbs。 而在國內，在2013年最后一個月的月初，即12月4日，工信部正式向三大運營商發放4G牌照，中國移動、中國電信和中國聯通均獲

9、得TD-LTE牌照。標志著2013年成為中國的4G元年，并將成為中國移動通信產業發展的里程碑11。而目前全球最主流最成熟的4G - LTE通信標準是FDD-LTE。中國聯通和中國電信未來將主要發展FDD網絡。2014年6月27日這兩家運營商已拿到國內FDD-LTE和TD-LTE混合組網的牌照（也即試驗網牌照），各自在16個城市展開首批FDD+TD混合組網試驗，12月18日分別增至56個城市的覆蓋。并且根據最新的消息，工信部于2015年2月27日正式宣布向中國電信和中國聯通發放FDD-LTE牌照12。OFDM的概念于20世紀5060年底提出，1970年OFDM的專利被發表，其基本思想通過采用允許

10、子信道頻譜重疊，但相互間又不影響的頻分復用（FDM）方法來并行傳送數據13。OFDM早期的應用有AN/GSC_10高頻可變速率數傳調制解調器等。 早期的OFDM系統中，發信機和相關接收機所需的副載波陣列是由正弦信號發生器產生的14，系統復雜且昂貴。1972年Weinstein和Ebert提出了使用離散傅立葉變換實現OFDM系統中的全部調制和調解功能的建議，簡化了振蕩器陣列以及相關接收機本地載波之間嚴格同步的問題，為實現OFDM的全數字化方案做了理論上的準備15。 80年代后，OFDM的調整技術再一次成為研究熱點。例如，在有線信道的研究中，Hirosaki于1981年用DFT完成的OFDM調整技

11、術1617，試驗成功了16QAM多路并行傳送19.2kbit/s的電話線MODEM. 進入90年代，OFDM的應用又涉及到了利用移動調頻和單邊帶（SSB）信道進行高速數據通信，陸地移動通信，高速數字用戶環路（HDSL），非對稱數字用戶環路（ADSL）及高清晰度數字電視（HDTV）和陸地廣播等各種通信系統1819。近年來,由于數字信號(DSP)技術的飛速發展、傅里葉變換/反變換、高速Modem技術等成熟技術的引入,OFDM技術作為可以高效抵抗ISI的多載波傳輸技術才引起了廣泛關注2021。同時由于美國高通公司在3G時代占據了技術的核心專利，LTE陣營處心積慮搞OFDM繞開高通主要技術。目前,OF

12、DM技術已經成功地被應用在非對稱數字用戶線(ADSL)、無線本地環路(WLL)、數字音頻廣播、高清晰度電視(HDTV)、無線局域網等系統中2223。隨著人們對通信數據化、寬帶化和移動化的需求,人們開始集中精力開發OFDM技術在移動通信領域的應用,下一代移動通信的主流技術將是OFDM技術。 參考文獻1.李建東,郭梯云,鄔國揚.移動通信.第四版M.西安:西安電子科技大學出版社,2006:1-289. 2.楊家瑋，盛敏，劉勤.移動通信基礎.第二版M.電子工業出版社.2005.10.3.王映民.TD-LTE-Advance移動通信系統設計M.北京:人民郵電出版社,2012:1-655.4.沈嘉.3GP

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14、LTE牌照率先發放,中國移動占得4G發展先機J.中國經濟導報.2013-12-10.12.新聞報導.工信部發放FDD-LTE牌照后,國內三大運營商4G詳細對比J.中文互聯網數據咨詢中心.13.宋鐵成.下一代移動通信系統中的OFDM技術J.移動通信.2001,vol.33(5):20-30.14.王文博.寬帶無線通信OFDM技術M.人民郵電出版社,2007-8.15.佟學儉,羅濤.OFDM移動通信技術原理與應用.第一版M.人民郵電出版社.2003.16.汪裕民.OFDM關鍵技術與應用M.機械工業出版社.2007-1-1.17.TPollet,MBladelandMMoeneclaey.BERse

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17、RLS的MIMOOFDM自適應信道估計J.信息通信.2015,vol.1.34-36.二、課題主要研究方法、研究手段和需要重點研究的問題及解決思路:1、研究方法：首先通過網絡和校內圖書館，閱讀研究各類LTE系統及OFDM技術的相關文獻，系統研究LTE和OFDM技術的定義、發展史及全球最新進展，研究TD-LTE系統和OFDM技術的工作原理，分析LTE系統中OFDM技術的性能指標，與其它系統中的采用的OFDM技術進行比對。然后總結出初步的仿真方案，通過MATLAB軟件進行仿真實驗，通過實踐操作發現計劃方案中的錯誤并改正，最后得出最終的實驗數據2、研究手段：1.文獻研究：通過對參考文獻的閱讀與研究，

18、熟悉無線通信，首先系統研究TD-LTE系統，再重點研究OFDM技術的工作原理及系統架構、特點及應用，然后分析LTE系統中OFDM技術的性能指標，最后與其它系統中的采用的OFDM技術進行比對。2.MATLAB軟件學習：對應參考文獻，并通過對MATLAB軟件的實踐應用，熟悉MATLAB語言和軟件編寫界面。3.MATLAB軟件的OFDM仿真：利用MATLAB軟件中的simulink模塊對OFDM信道模擬進行仿真4.仿真實驗，分析結果。3、研究問題：本課題是論文研究，預計出現的問題可能有：1.LTE及OFDM的相關基礎知識或技術知識問題；2.在仿真實驗過程中可能出現相關的MATLAB軟件操作問題；3.由于對LTE系統及OFDM技術的不熟悉，可能出現實驗結果與預期結果相差較大的情況。4、解決方法：1.對于基礎知識問題，可以借助圖書館、網絡查詢相關文獻；或借助論壇等方式，求助于有經驗的通信行業內人士；如