基于gnu radio的lte随机接入设计与实现

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1、■＇＇ｉｗ：＾．ＶＪ＞ｓＨ．，１｜赚《謂我匈圓硕±学位论文胃１（＾１基于ＧＮＵＲａｄｉｏ的ＬＴＥ随机接入设计与实现Ｉ作者姓名隆歷‘？指导教师姓名、职赖宋彬教授申请学位类别工学硕±１１西安电子科技大学Ｉ学位论文独创性（或创新巧）声明ｊ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指导下班行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加示注和致谢＾中所罗列的内容处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含一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

2、使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做的任何责献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。－学位论文若有不实之处，本人承担切法律责也本人签名日期：ｌ，ｎ！ｉｏＶＷ：－如…４；Ｉ＇■■ＡＩ．１．占．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：研究生在，即校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文、＾１公的复印件，允许查阅借阅论义；学校可｜＾布论文的全部或部分内容，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，结合学位论文研究成果完

3、成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。■■保密的学位论文在＿年解密后适用本授权书。本人签名：膚索—导师签名：斗４＾別＾日期：心日期：／．学校代码10701学号1301120205分类号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于GNURadio的LTE随机接入设计与实现作者姓名：陈曦一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：宋彬教授学院：通信工程学院提交日期：2016年3月DesignandImplementationofLTERandomAccessBasedonGNURadioAthesis

4、submittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInformationSystemsByChenxiSupervisor:SongbinProfessorMarch2016摘要摘要近三十年来，现代移动通信技术飞速发展，LTE技术的商用标志着移动通信步入4G时代。LTE通信系统通过随机接入过程建立上行定时同步，因此随机接入是上行数据传输的前提。本论文采用软件定义无线电技术，基于GNURadio/USRP软硬件平台，在已有LTE通信系统

5、基础上，设计并实现了LTE随机接入过程。首先，细致阐述了LTE系统和随机接入过程，主要包括LTE关键技术、随机接入的作用、随机接入总体过程和随机接入使用的前导序列时频格式等。其次，详细讨论了非竞争随机接入过程设计。第一，结合LTE标准，分别为LTE基站和终端设计了随机接入状态机，通过状态转移控制系统各模块灵活切换工作模式，实现随机接入总体流程；第二，在终端侧生成时域前导序列，使用补零操作将标准规定的839点IDFT变换为1024点IFFT，进而通过重采样使随机接入子帧的采样率与普通子帧保持一致，简化了系统设计；第三，在基站侧，首先选用速度更快的频域互相关算法产生前导序列的功率时延谱PDP

6、，然后使用固定门限检测算法或峰均比检测算法找出PDP中的峰值位置，从而确定接入终端的初始时间提前量及身份标识。然后，在GNURadio/USRP软硬件平台上实现了随机接入过程。第一，根据随机接入流程，实现了基站下发配置信息、终端发送前导序列、基站下发随机接入响应、终端发送SRS信号四个步骤，其中最后一步是可选的，其目的是降低随机接入耗时，加快系统响应速度；第二，基于GNURadio平台的多线程调度机制，使用“空调度+无效子帧+非法标记”的实现方式，极大地避免了不必要的系统开销；第三，基于GNURadio的数据传输特点，终端通过增减其输出的基带信号样点数目，来调节子帧发送时刻，从而实现系统

7、上行定时调整；第四，基于GNURadio信号驱动的流图机制，搭建基站侧和终端侧软硬件设备，实现了可支持随机接入的LTE无线通信实际系统。最后，在仿真信道和室内无线环境下对随机接入做了测试。第一，首先在仿真信道下，通过虚警率和漏检率的大量测试，为峰均比PDP检测算法选定了合适的检测门限，进而分别在AWGN和多径仿真信道下验证了其检测性能。测试结果表明，峰均比PDP检测算法在信道信噪比降低5dB的情况下，依然可以达到与固定门限检测算法相