（通信与信息系统专业论文）基于ofdma的基带调度软件系统实现.pdf

摘要 随着社会信息化的不断推进，通信网络的宽带化成为一个必然的趋势。在这 种需求的推动下，w i m a x 和l t e 应运而生，以各自特有的优势受到广泛的关注。 w i m a x 和l t e 在采用的空口技术、基带处理链路等方面所具有的相似性，成为 二者实现平台化的基础。 本文主要针对w i m a x 和l t e 的物理层进行研究，在对w i m a x 和l t e 的基 带处理链路分析比较后，对w i m a x 和l t e 的基带平台处理链路进行归纳，从而 实现w i m a x 和l t e 的基带调度平台化。 本文实现了平台调度的d s p 线程规划和设计，在此基础上，提出了平台化调 度的三种d s p 实现方案，并分析总结了三种方案的优缺点，接下来从线程优先级 和时序两方面对d s p 串并行方案的实现进行了详细设计。最后，针对串并结合的 平台调度实现方案进行数据验证，通过成功的p i n g 包和稳定的数据流量证明了该 方案的正确性和稳定性。 关键词：w i m a xl t e 平台化调度d s p 串并行 a b s t r a c t b r o a d b a n dt e l e c o m m u n i c a t i o nh a sb e c o m e a l li n e v i t a b l et r e n dw i 也t h e i n c r e a s i n g l yd e v e l o p m e n to fs o c i a li n f o r m a t i o n i z a t i o n i nr e s p o n s et ot h ed e m a n d ，b o t h w i m a x ( w o r l di n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v ea c c e s s ) a n dl t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ) h a v ec o m ei n t oe x i s t e n c ea n dc a u g h tm u c ha t t e n t i o nd u et ot h e i re x c l u s i v ea d v a n t a g e s r e s p e c t i v e l y t h e ye m p l o ys i m i l a ra i r - i n t e r f a c et e c h n o l o g i e s ，b a s e b a n dl i n k ，e t c a n dt h i s s e r v e sa st h ef o u n d a t i o nf o rp l a t f o r mi m p l e m e n t a t i o n r e s e a r c ho nt h ep h y s i c a ll a y e rw i m a x a n dl t ei sc a r r i e do u ti nt h et h e s i s ；a f t e r a n a l y s i sa n dc o m p a r i s o nh a sb e e nm a d e a b o u tt h eb a s e b a n dp r o c e s s i n go fw i m a x a n d l t e ，t h eb a s e b a n dp l a t f o r mp r o c e s s i n gl i n k so fw i m a x a n dl t e i sc o n c l u d e dt or e a l i z e p l a t f o r mb a s e b a n dd i s p a t c h i n go fw i m a x a n d l t e t h i st h e s i sh a sr e a l i z e dt h ed s pt h r e a dp l a n n i n ga n dd e s i g no fp l a t f o r m d i s p a t c h i n g ，b a s e do nt h i s ，p r o p o s e dt h r e ed s pi m p l e m e n t a t i o ns c h e m e sf o rp l a t f o r m d i s p a t c h i n g ，a n a l y z e da n dc o n c l u d e da d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s o ft h e s et h r e e s c h e m e s n e x ti t p r o v i d e s d e t a i l e dd e s i g na b o u tt h ei m p l e m e n t a t i o no fd s p s e r i a l p a r a l l e lc o n n e c t i o ns c h e m ef r o mt w oa s p e c t s ，n a m e l yt h r e a dp r i o r i t ya n dt i m e s e q u e n c e a tl a s tt h et h e s i sv a l i d a t e st h ed a t aw i t hr e g a r dt ot h ep l a t f o r md i s p a t c h i n g i m p l e m e n t a t i o ns c h e m ew i t hs e r i a l - p a r a l l e lc o n n e c t i o n ，a n dt h es c h e m ep r o v e sc o r r e c t a n d s t e a d yb ys u c c e s s f u lp i n g ( p a c k e ti n t e r n e tg r o p e ) a n ds t e a d yt r a f f i c k e y w o r d s ：w i m a x l t ep l a t f o r ms c h e d u l ed s ps e r i e s - p a r a l l e lc o n n e c t i o n 西安电子科技大学 学位论文创新性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。( 保密的 论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。 日期趔! 主：2 日期2 型必王。2 第一章绪论 第一章绪论 1 1 o f d m a 技术概况和发展现状 正交频分多址( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，o f d m a ) 技 术是o f d m 技术的演进。o f d m a 将整个频带分割成许多子载波，将频率选择性 衰落信道转化为若干平坦衰落子信道，从而能够有效地抵抗无线移动环境中的频 率选择性衰落。由于子载波重叠占用频谱，o f d m a 能够提供较高的频谱利用率和 较高的信息传输速率。由于占用不同的子载波，用户间满足相互正交，没有小区 内干扰。同时，o f d m a 可支持两这个子载波分配模式：分布式和集中式。 与o f d m 技术相比，每个用户可以选择信道条件较好的子信道进行数据传输， 而不像o f d m 技术在整个频带内发送，从而保证了各个子载波都被相应信道条件 较优的用户使用，获得了在频域上的多用户分集增益。o f d m a 技术存在以下优点： 1 抗多径干扰强。抗多径干扰和频率选择性衰落能力强，由于o f d m a 系统 将数据分散到许多个子载波上，大大降低了各子载波的符号速率，从而减弱多径 传播的影响，而且采用了加循环前缀作为保护间隔的方法，基本上可消除符号间 干扰的影响。 2 频谱利用率高。o f d m a 可以使相邻子载波间没有保护间隔，允许子信道 的频谱相互重叠，能够更有效地提高频谱利用率。 3 均衡器复杂度低。为了抵抗衰落信道的影响，传统的单载波系统需要做时 域均衡，采用了很多抽头的均衡器，而o f d m a 系统只需做简单的频域均衡即可 ( 单抽头均衡器) 。 4 实现简单。o f d m a 系统的调制和解调可以通过离散傅立叶反变换( i d f t ) 和离散傅立叶变换( d f t ) 来实现，而i d f t 和d f t 都有相应的快速算法i f f t 和 f f t 。随着大规模集成电路技术和d s p 技术的发展，i f f t 和f f t 都非常容易实现。 2 0 世纪8 0 年代以来，大规模集成电路技术的发展解决了f f t 的实现问题， 随着d s p 芯片技术的发展，网格编码( t r e l l i sc o d e ) 技术、软判决技术( s o f t d e c i s i o n ) 、信道自适应技术等的应用，o f d m a 技术开始从理论向实际应用的转化。 2 0 世纪9 0 年代，o f d m 开始被欧洲和澳大利亚选用于广播信道的宽带数据通信、 数字音频广播( d a b ) 、高清晰度数字电视( h d t v ) 和无线局域网( w l a n ) 等。 此外，还由于其具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，也被看作是第 四代移动通信的核心技术之一。 目前o f d m a 已被广泛研究，并成为w i m a x 上下行链路和l t e 下行链路的 2 基于o f d m a 的基带调度软件系统实现 主流多址方案。 1 2i e e e8 0 2 1 6 e 标准简介 i e e e 8 0 2 1 6 标准的空中接口主要包括i e e e 8 0 2 1 6 d 和i e e e 8 0 2 1 6 e ， i e e e 8 0 2 1 6 d 是固定宽带无线系统空中接口规范，不支持移动环境，而i e e e 8 0 2 1 6 e 是支持固定和移动性的宽带无线接入空中接口标准【2 】。制订i e e e 8 0 2 1 6 e 的目的是 为了实现既能提供高速数据业务又使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。 i e e e 8 0 2 1 6 e 的目标是能够向下兼容i e e e 8 0 2 1 6 d ，因此i e e e 8 0 2 1 6 e 的标准化工 作基本上是在i e e e 8 0 2 1 6 d 的基础上进行的。在i e e e 8 0 2 1 6 d 固定无线接入标准 研制的基础上，为了支持移动特性，i e e e 8 0 2 1 6 e 提出了具有移动特性的系统框架 结构，并于2 0 0 4 年9 月通过了草案，在2 0 0 5 年1 2 月，i e e e 8 0 2 1 6 e 正式发 布为i e e e 8 0 2 1 6 2 0 0 5 标准。 i e e e 8 0 2 1 6 e 系统在许可频段可以采用时分双i ( t d d ) 或频分双i ( f d d ) ，在 非许可频段，只能采用t d d 双工方式。f d d 需要成对的频率，t d d 则不需要，而 且可以灵活地实现上下行带宽的动态调整。在8 0 2 1 6 e 系统中，还规定了终端可 以采用h f d d ( 半双工f d d ) 方式，降低了对终端收发器的要求，从而降低了终 端成本。 i e e e 8 0 2 1 6 e 的载波带宽可以采用从1 2 5 m h z - - - 2 0 m h z 之间的带宽，考虑各 个国家已有固定无线接入系统的载波带宽划分，i e e e 8 0 2 1 6 e 规定子载波带宽可以 是1 2 5 m h z 的倍数或1 7 5 m h z 的倍数。1 2 5 m h z 系列固定无线接入系统的带宽 包括：1 2 5 2 5 5 l o 2 0 m h z 等。1 7 5 m h z 系列包括：1 7 5 3 5 7 1 4 m h z 等。 8 0 2 1 6 e 空中接口由物理层和媒介访问控制子层( m a c ) 层组成，m a c 层又分 成了3 个子层：特定业务汇聚予层( s e r v i c es p e c i f i cc o n v e r g e n c es u b l a y e r ，c s 子 层) 、公共部分子层( c o m m o np a r ts u b l a y e r ，c p s 子层) 和安全子层( p r i v a c ys u b l a y e r ， p s 子层) 。 8 0 2 1 6 e 协议物理层定义了单载波s c ( 工作在1 0 - 6 6g h z ) 、单载波s c a ( 工 作在11g h z 以下频段) 、o f d m 、o f d m a i 3 】等4 种物理层标准，协议重点关 注o f d m o f d m a 物理层标准。 对于1 0 6 6 g h z 频段的无线接入系统，由于工作波长较短，必须要求视距传 输，而多径衰落是可以忽略的。因此i e e e 8 0 2 1 6 e 规定在该频段采用单载波调制 方式，具体可以采用正交移相键控( q p s k ) 、1 6 相正交幅度调$ 1 j ( 1 6 q a m ) 和6 4 相 正交幅度调匍 ( 6 4 q a m ) 调制方式。对于2 1 1 g h z 频段，必须考虑多径衰落，而多 径衰落会引起符号间干扰( i s i ) 。o f d m 作为一种可以有效对抗i s i 的高速传输技 术，引起了广泛关注，所以在2 1 1 g h z 频段上主要采用o f d m 和o f d m a 技 第一章绪论 3 术。标准规定，o f d m 和o f d m a 中关于延迟扩展时间和有效符号时间的比值， 可以根据不同的多径时延扩展在1 4 ，1 8 ，1 1 6 和1 3 2 中选取，在抵抗符号间 干扰和高传输效率之间取得平衡。w i r e l e s s w a n o f d m 和w i r e l e s s o f d m a 都支 持高级天线系统( a a s ) 和空时码发送分集( s t c ) ，上下行子帧中可以包含a a s 部分或s t c 部分。 基于o f d m 物理层采用2 5 6 个子载波，每个子载波的调制方式可以选用 b p s k 、q p s k 、1 6 q a m 或6 4 q a m ，其中1 9 2 个子载波用于传输数据，8 个为 导频子载波，5 5 个为保护子载波( 高频段2 7 个，低频段2 8 个) ，一个为直流 子载波。 在基于o f d m 的物理层系统中，所有突发通信导频结构采用一个或者两个 o f d m 符号。o f d m 帧分为两种，即t d d 情况下的帧和f d d 情况下的帧，其 结构分别如图1 1 和图1 2 所示。在图1 1 所示的8 0 2 1 6 e 的o f d m t d d 帧结构示 意图中，每一帧分为下行( d o w n l i n k ，简称d l ) 子帧和上行( u p l i n k ，简称u l ) 子 帧。下行子帧只包含一个下行物理层协议数据单元( d lp h y ，该协议数据pdu) 单元包含长度为一个或两个o f d m 符号p r e a m b l e ( 前导码) 、f c h ( 帧控制头) 以及一个或多个d lb u r s t ( 下行突发) 。其中，f c h 是一个己知调制和编码方式 ( b p s k ，1 2 码率) 的o f d m 符号；第一个下行突发( d lb u r s t 稃1 ) 包含广播消息， 比如d l m a p ( 下行映射) 、u l m a p ( 上行映射) 、d c d ( 下行信道描述信息) 、 u c d ( 上行信道描述信息) 等等，以及规则的m a c p d u ，其中d l u l m a p 消 息指定了当前帧的下行上行突发所占的资源及突发属性；其他下行突发均为 m a c 层消息( m a cp d u ) 。f c h 之后的一个或多个下行突发一般以不同的突发属 性发送，每个突发由整数个o f d m 符号组成，这些突发按照突发属性的强壮性顺 序发送。上行子帧的前两个时隙分别用于初始距离修正和带宽申请，每个用户( s s ) 都可以在此发送消息。子帧的剩余部分，s s 只能在u l m a p 消息指定的时隙中 发送突发。若上行链路非子信道化，每个突发从占1 个o f d m 符号的短前导码 开始；若上行子信道化，每个突发从一个子信道前导码开始。o f d m 的下行不区 分子信道，仅在时间轴上进行资源分配，而上行可以子信道化。如果上行子信道 化了，则资源分配在频域和时域进行。图1 2 是8 0 2 1 6 e 的o f d m f d d 帧结构 示意图，除了采用频分复用外，其余结构与o f d m t d d 结构相同。不管是下行 突发通信还是上行突发通信，o f d m 帧中都包含整数个携带m a c 层信息的 o f d m 符号，比如m a c 层的p d u ( 数据协议单元) 。在形成整数个o f d m 符 号过程中，突发负载中未使用的字节会被用0 x f f 来填充。 4 基于o f d m a 的基带调度软件系统实现 d lp h y p d u c o n t e n l i o n # k t f o ri n i t i o lr a n g i n g c o 1 i e n l i 0 0s l o t f o rb w r e q u e s t s u l p h yp d u f r o ms s * i p r e a m b kf c hi d lb u r s t 挣ii d lb u r s t 孝2i fd lb u r s t # m d l f p m a c m s 烈 ( m a cp d u 一 1 m a c ms gn i ( m a cp d u nj br o a d c a s t 朋5 9 s 赡g l i l a r m a cp d u s p a d m a ch e a d e r im a cm s gp a y i o a d c r c 6b y t e s l ( o p t i o n a l )l ( o p t i o n a l ) p r e a m b l eiu lb u r s t m a cm s g1 l ( m a cp d u 1 ) i -。m 撇a c p d 蹭u - “n ，扣(ji 一 i a ch e a d e rm a c m s gp a y l o a df c r c 6b y t e s i ( o p t i o n a l )i ( o p t i o n a l ) 图1 ii e e e8 0 2 1 6 e 中o f d m t d d 帧结构示意图 第一章绪论 5 时间 l 帧n l赖n 帧n + l赖n + 2 d l 一，帧 图1 2i e e e8 0 2 1 6 e 中o f d m f d d 帧结构示意图 在基于o f d m a 的物理层系统中，与8 0 2 1 6 d 标准物理层仅规定了2 0 4 8 点 o f d m a 不同，8 0 2 1 6 e 中可以支持2 0 4 8 点、1 0 2 4 点、5 1 2 点和1 2 8 点 o f d m a 。o f d m a 的帧结构跟o f d m 有明显不同，上下行的帧都是二维结构。 下行子帧的前导码占用所有子信道的第一个符号，随后f c h 占用前两个子信道 的第一个数据符号，使用q p s k 调制方式和1 2 编码速率并且每个符号重复一次 ( 这样f c h 就在前4 个子信道的第一个时隙发送) 。f c h 中的d l f p 消息指定 了随后的d l m a p 消息的编码方式和长度。和o f d m 一样，广播控制消息d l u l m a p 指定了下行上行突发所占的资源及突发属性。f c h 及d l m a p 在 p u s c 区域中发送。下行资源分配可以是广播、组播或单播的，并且一个服务基 站( b s ) 还可以为其他基站分配下行资源。上行子帧包括距离修正子信道和突发 子信道，距离修正子信道的组成由u l m a p 消息指定，用于s s 进行初始周期 距离修正和带宽请求。在突发子信道，s s 根据u l m a p 分配的资源和指定的突 6 基于o f d m a 的基带调度软件系统实现 发属性进行上行发送。不同子信道的调制方式可以不同。一个o f d m a 帧可能包 含多个区域( 如p u s c 、f u s c 、可选的f u s c 、可选的p u s c ) ，区域的转变由 u l d l m a p 消息中的z o n es w i t c hi e 指定。上行和下行子帧均从p u s c 分配方 式开始。由d l m a p 或u l m a p 分配的突发不能跨越多个区域。 1 33 g p p3 6 2 1 1 标准简介 在2 0 0 4 年1 2 月召开的3 g p pr a n 第2 6 次全会上，3 g p p 正式通过了关于 u t r a 长期演进( l o n gt e me v o l u t i o n ，l t e ) 研究的立项。这种以正交频分复用 ( o f d m ) 为核心的技术，与其说是3 g 技术的演进，不如说是革命，它甚至可以 被看做准4 g 技术。 3 g p p 以频繁的会议全力推进l t e 的研究工作。整个项目计划分为两个阶段： 2 0 0 5 年3 月到2 0 0 6 年6 月为研究阶段( s i ) ，完成可行性研究报告；2 0 0 6 年6 月 到2 0 0 7 年6 月为工作阶段( w i ) ，完成核心技术的规范工作，于2 0 1 0 年左右推出 商用产品。 3 g p p 将编号3 6 的标准号分给l t e ，目前l t e 系统物理层相关技术规范包括： t s3 6 2 0 1 对物理层进行总体描述；t s3 6 2 1 1 定义了上下行物理信道、参考信号， 介绍了无线帧结构、调制方式，如何产生o f d m 和s c f d m a 信号等；t s3 6 2 1 2 协议主要介绍了信道编码、交织、速率匹配、复用等；t s3 6 2 1 3 对物理层过程进 行介绍；t s3 6 2 1 4 描述了l t e 物理层的测量。 下面主要针对t s3 6 2 1 1 中定义的内容做一些介绍： 1 基本传输与多址方式 物理层技术是无线通信系统的基础与标志。3 g p p 经过激烈的讨论，决定l t e 采用上下行正交频分多址( o f d m a ) ，上行单载波频分多址( s c f d m a ) 的方式。 o f d m 是l t e 系统的主要特点，它的基本思想是把高速数据流分散到多个正 交的子载波上传输，从而使子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加 长，因而对时延扩展有较强的抵抗力，减小了符号间干扰的影响。通常在o f d m 符号前加入保护间隔，只要保护间隔大于信道的时延扩展则可以完全消除符号间 干扰i s i 。 o f d m 参数设定对整个系统的性能会产生决定性的影响，如循环前缀。它主 要用于有效消除符号问干扰，其长度决定了o f d m 系统的抗多径能力和覆盖能力。 上行方向，l t e 系统采用基于带有循环前缀的s c f d m a 技术。最大的好处 是降低了发射终端的峰均功率比、减小了终端的体积和成本，这是选择s c f d m a 作为l t e 上行信号接入方式的一个主要原因。其特点还包括频谱带宽分配灵活、 子载波序列固定、采用循环前缀对抗多径衰落和可变的传输时间间隔等。 第一章绪论 载波间隔是l t e 系统中最基本的参数之一。经过理论分析与仿真比较，最终 确定采用1 5 k h z 。上下行的最小资源块均为3 7 5 k h z ，也就是2 5 个子载波宽度。数 据到资源块的映射方式可采用集中方式或离散方式。通过合理配置子载波数量， 系统可以实现1 2 5 m h z 到2 0 m h z 的灵活带宽配置。 2 无线帧结构 l t e 支持两种基本的工作模式，即频分双工( f d d ) 和时分双工( t d d ) ；支 持两种不同的无线帧结构，即t y p e l 和t y p e 2 帧结构，帧长均为1 0 m s 。前者适用 于f d d 、t d d 两种工作模式，后者仅适用于t d d 。 t y p e l 帧由2 0 个0 5 m s 长的时隙构成，两个相邻的时隙组成一个子帧。在t d d 模式下，上下行链路分时共享一帧。一般来说，0 号子帧和5 号子帧用于传送下行 信号。 需要注意的是，t y p e l 帧结构中0 5 m s 的子帧长度与低码片速率( l c r ) t d d u t r a ( 0 6 7 5 m s ) 和高码片速率( h c r ) t d du t r a ( 0 6 6 7 m s ) 的子帧长度都 不同，要避免与t d du t r a 系统之间的干扰比较困难。因此，为了使t d de u t r a 系统和t d du t r a 系统的上下行切换点相互对齐，需要插入空闲子帧或者空闲 o f d m 符号，但这样会造成频谱效率的损失。 t y p e 2 帧分成两个5 m s 的无线子帧，每个子帧分为7 个时隙。这种设计的目的 就是为了和t d du t r a 系统兼容。同步和保护周期插在0 和l 时隙之间，包括下 行导频时隙、保护间隔和上行导频时隙。所有时隙都包含一个小的空闲周期，可 用于上下行切换时的保护。 下行物理信号在传送之前需要经过加扰、调制、层映射、预编码、资源块分 配、o f d m 信号产生等处理。上行物理信号在传送之前需要经过加扰、调制、预 编码、资源块分配、s c f d m a 信号产生等处理。其中层映射和预编码都与m i m o 技术有关。 3 物理信道与调制 l t e 系统目前定义了5 种下行信道：物理下行共享信道p d s c h 、物理广播信 道p b c h 、物理多播信道p m c h 、物理控制格式指示信道p c - - f i c h 、物理下行控 制信道p d c c h 。 系统还定义了3 种上行物理信道：物理随机接入信道p r a c h 、物理上行共享 信道p u s c h 、物理上行控制信道p u c c h 。 l t e 下行主要采用q p s k 、16 q a m 、6 4 q a m 三种调制方式，上行主要采用 b p s k 、q p s k 、8 p s k 和1 6 q a m 。针对广播业务，3 g p p 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到 信号星座图的不同层。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， 8 基于o f d m a 的基带调度软件系统实现 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。 除了物理信道外，还有一些物理信号专门用来处理仅与物理层过程有关的信 息，如参考信号、同步信号等，它们对高层而言不是直接可见的，但从系统功能 的观点来讲是必需的。 4 传输信道到物理信道的映射 高层产生的数据在空中接口由传输信道承载，传输信道在物理层上映射到不 同的物理信道。 1 4 本文的主要工作及内容安排 本文主要的工作是基于w i m a x 和l t e 在协议、处理链路等上的相似，分析 二者在主要数据处理过程和资源消耗、时序要求，将二者的物理处理链路归一化 为平台链路，实现基于d s p 的基带调度系统平台化。本文各章节安排如下： 第一章首先介绍了o f d m 技术概况、发展现状，并对基于o f d m 技术的i e e e 8 0 2 1 6 e 标准和3 g p p3 6 2 1 l 标准做了简要介绍。 第二章对w i m a x 和l t e 基带系统进行简单阐述，主要针对二者的基本概念 和基带功能做了详细介绍。 第三章详细分析了基带系统的处理流程和平台化链路，重点对资源消耗和时 序要求做了详细分析说明。 第四章简要介绍了t i c 6 4 + 系列d s p 芯片和线程的概念，并实现d s p 的主要 线程设计。 第五章介绍比较了三种d s p 实现方案，并完成其中一种设计方案串并结 合方案的实现和数据验证。 第二章w i m a x 基带系统与l t e 基带系统 9 第二章w i m a x 基带系统与l t e 基带系统 w i m a x 是i e e e8 0 2 1 6 技术在市场推广时采用的名称，也是i e e e8 0 2 1 6d e 技术的另l f 称。w i m a x 技术涉及到两个国际组织：i e e e8 0 2 标准委员会8 0 2 1 6 工 作组和w i m a x 论坛。i e e e8 0 2 1 6 工作组是标准的制定者，主要针对无限城域网 的物理层和m a c 层制定规范和标准。w i m a x 论坛是i e e e8 0 2 1 6 技术的推广者【4 】。 l t e ( l o n gt e r me v o l u t i o n ) 是3 g p p 标准组织针对w i m a x 等新兴宽带无线 技术所提出的3 g 演进技术。其中3 g p p 中编号为3 6 的标准号主要是针对l t e 物 理层的相关技术规范，它改进并增强了3 g 的空中接口技术，采用o f d m 和m i m o 作为其无线网络演进的唯一标准。 2 1w i m a x 基带系统模型 2 1 1w i m a x 基本概念 w i m a x 协议主要包括m a c ( m e d i u m a c c e s sc o n t r o ll a y e r ) 层和p h y ( p h ) r s i c a l l a y e r ) 层的标准化空中接口。它同时支持固定和移动的点对多点宽带无线接入系 统。m a c 层支持多种物理层标准，不同的物理层标准适合不同操作环境。比如： 基于单载波调制的w i r e l e s s m a n s cp h y 适合频带为1 0 6 6 g h z 之间的传输；而 对于11 g h z 以下的频带，由于信号的传播没有直径传播，所以必须选用 w i r e l e s s m a n o f d m ( 基于o f d m ) 和w i r e l e s s m a n o f d m a ( 基于o f d m a ) 。 w m a n o f d m a 物理层，基于o f d m a 调制，用于1 1 g h z 以下频段n l o s ( 非视距) 传输，在l i c e n s e d 频段，信道带宽为可用带宽除以2 n ，最小不小于1 2 5 m h z 。o f d m a p h y 须支持2 0 4 8 1 0 2 4 5 1 2 1 2 8 点f f t 中的至少一种，以便于支持 不同的信道带宽。 在初始网络接入时，m s 需实现扫描和搜索机制以检测下行信号，包括对b s 采用的f f t 大小和信道带宽的动态检测。 1 o f d m a 符号描述【8 】 ( 1 ) 时域描述 o f d m a 符号跟o f d m 中符号一样，频域信号经i f f t 后得到时域信号，1 个 符号在时域的持续时间为t s ，包括有用符号时间t b 和插在前面的最后t g 时间的 重复( 即所谓c p ，用于保持正交性的同时收集多径信息) 两部分组成。o f d m a 符号的时域结构如下图所示： 1 0 基于o f d m a 的基带调度软件系统实现 厂、 图2 1o f d m a 符号时域结构 发射机的发射功率随着c p 长度的增大而提高，但是接收机的实际信号接收功 率却保持不变，因为接收机对信号进行处理时要将c p 丢弃，相当于损失了一部分 能量。因此信噪比( e b n o ) 会有1 0 l o g ( 1 - t g ( t b + t g ) ) l 0 9 1 0 d b 的损失。通过使用 c p ，接收机进行f f t 计算的数据起始点可在c p 内的任意位置选取。这既可提高 对符号时间同步错误的容忍度，又可有效抵抗多径。 初始接入时，s s 需搜索b s 所有可能的c p ( t g ) ，直到找到真正采用的那个 c p 长度，并在上行发送中使用相同的c p 。因此，一旦b s 选定某一种c p ，就不 能改变，否则所有的s s 都需要重新与b s 同步。 ( 2 ) 频域描述 o f d m a 符号由子载波构成，子载波的数目决定着f f t 的大小，有几种不同 的子载波1 6 】： 1 ) 数据子载波( d a t as u b c a r r i e r ) ：用于传送数据。 2 ) 导频子载波( p i l o ts u b c a r r i e r ) ：用于信道估计。 3 ) 空子载波( n u