基于FPGA的LTE物理信道编码

论文摘要

随着移动通信的发展,3G技术的大力发展,人们对于移动通信的要求也越来越高,然而3G在一些技术上的瓶颈使其发展受到了严重的阻碍,这样LTE(Long Term Evolution,长期进化演变)的发展就成为现在的热门课题。LTE的提出对数字通信的要求更加严格,为了保证通信系统传输的可靠性,在信道中普遍采用信道编码技术。随着通信技术的不断发展,通信业务对数据吞吐率的要求越来越高,为了满足高速数据通信的要求,现在通信系统中都使用硬件编码器进行数据处理。本文首先介绍了现在常用的两种编码方式：咬尾卷积码和Turbo码。分析了两者的基本组成结构、实现原理和两者的优缺点。其次,根据LTE协议,了解了LTE协议中实际编码方式的规范和要求。对于数据的输入输出、端口和参数有了明确的规定,在实现过程中要按着协议进行处理。最后,本文对咬尾卷积码和Turbo码进行了FPGA的设计,对编码器的功能进行模块划分,再对各个子模块进行时序和功能的详细描述,然后用硬件描述语言进行描述。仿真、综合结果表明,编码器能够很好的处理数据并得到理想的结果。而且占用的资源较少,时延较小,吞吐率较高,能够运用在实际的工作环境中。整个编码都是采用VHDL语言描述的,使用ISE和Modelsim进行分析与仿真,并且在Xilinx系列的Virtex6系列芯片上实现。本文的创新点在于利用查找表方法实现Turbo编码,可以减少计算复杂度、缩短周期、节约存储空间。本文只涉及到了编码器的功能实现,没有考虑解码器的实现,可能会在解码时因为编码器的结构而使译码显得复杂,这样还要改变编码器的结构,这也是下一步工作需要改进之处。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展概况
• 1.2 LTE系统概论
• 1.2.1 LTE发展的背景
• 1.2.2 演进的目标和需求
• 1.2.3 LTE在中国的发展
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 论文结构和内容
• 第二章 LTE系统中物理信道的编码原理
• 2.1 咬尾卷积编码
• 2.2 Turbo码编码
• 2.2.1 Turbo编码器结构
• 2.2.2 分量编码器
• 2.2.3 交织器的设计
• 2.2.4 删余矩阵
• 2.3 LTE中的信道编码
• 2.3.1 LTE中咬尾卷积编码原理
• 2.3.2 LTE中Turbo编码器
• 2.4 基于FPGA的编码器技术与应用现状
• 本章小结
• 第三章 FPGA的应用与发展
• 3.1 数字设计方法简介
• 3.2 EDA硬件电路设计流程
• 3.2.1 流程图
• 3.2.2 EDA自上而下的设计方法特点
• 3.2.3 FPGA设计流程
• 3.3 开发工具介绍
• 3.3.1 ISE功能简介
• 3.3.2 仿真工具Modelsim简介
• 3.3.3 综合工具Synplify简介
• 本章小结
• 第四章 编码器的FPGA实现
• 4.1 咬尾卷积编码
• 4.2 Turbo码编码
• 4.2.1 matlab软件仿真
• 4.2.2 Turbo编码器整体结构
• 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢