基于Intel AVX2的LTE DFT和IDFT快速算法

通用处理器（GPP,General Purpose Processor）技术的快速发展,为LTE基带信号实时处理提供了一条新的途径。在LTE系统中,DFT和IDFT分别是手机上行发送和基站上行接收中的重要模块。根据3GPP协议,LTE DFT和IDFT处理点数是复合数,文章通过混合基算法以取代直接计算算法,并充分利用GPP平台大存储量的优势及Intel AVX2指令进行并行计算能力,最终使得该算法实现平均每处理1点仅耗时2个cycles,接近FPGA硬件处理性能,满足了LTE系统的实时性要求。经验证,基于GPP平台的DFT和IDFT模块运行结果正确,并且耗时极短。     

基于TMS320C6670的LTE-PRACH接收机的设计与实现

物理随机接入信道( PRACH)是长期演进计划(LTE)无线通信系统中终端完成与网络之间上行同步的关键信道.通过对PRACH接收机算法和TI公司新一代数字信号处理器TMS320C6670(以下简称CC6670)特性的研究,提出了一种基于大点离散傅里叶变换( Big-point DFT)的PRACH接收机系统方案,详细介绍了这一方案的实现方法,并给出了主要的软件算法.由于其系统实现简单,软件开销小,可广泛应用于LTE基站接收机中.     

LTE上行DFT硬件加速器的设计

针对LTE上行链路离散傅里叶变换（DFT）预编码的多模式需求,提出了一种基于ASIC的 DFT硬件电路实现方案。采用基于WFTA算法的基4/2/5/3蝶形运算单元实现35种长度的DFT运算,采用二维缓存结构实现蝶形单元流水处理。在200 MHz时钟频率、SMIC 40 nm工艺条件下,硬件电路面积为0.87 mm2,功耗为12.5 mW。仿真与综合结果表明,文中设计的DFT硬件加速器具有运算速度快、存储资源占用少的优点,适合于LTE工程应用。     

移动数字信号基带处理平台的设计与实现

设计了基于ARM,DSP和FPGA多处理器的分时长期演进系统(TD-LTE)移动数字信号基带处理平台。该处理平台能够灵活实现移动通信中基带信号的各种操作,主要功能模块包括协议软件实现、物理层算法实现、系统定时等。经测试,在LTE模式及20MHz带宽下,平台符合LTE标准技术指标要求,验证了其实时性、高效性。另外,该基带处理平台从硬件设计上还满足TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000等各种无线通信系统的数字信号处理需求,只需适当修改部分软件,即可实现多种制式的基带处理功能,具有良好的通用性。     

移动数字信号基带处理平台的设计与实现

设计了基于ARM,DSP和FPGA多处理器的分时长期演进系统(TD-LTE)移动数字信号基带处理平台。该处理平台能够灵活实现移动通信中基带信号的各种操作,主要功能模块包括协议软件实现、物理层算法实现、系统定时等。经测试,在LTE模式及20 MHz带宽下,平台符合LTE标准技术指标要求,验证了其实时性、高效性。另外,该基带处理平台从硬件设计上还满足TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000等各种无线通信系统的数字信号处理需求,只需适当修改部分软件,即可实现多种制式的基带处理功能,具有良好的通用性。     

FFT算法在电网谐波检测中的应用

影响数字信号处理发展的最主要因素之一就是处理速度。DFT使计算机处理频域信号成为可能,但当N很大时,直接计算N点DFT的计算量非常大。FFT可使DFT的运算量下降几个数量级,从而使数字信号处理的速度大大提高。本文介绍了如何利用高性能数字信号处理器实现FFT算法,给出了程序流程图及关键程序源码。该算法采用基2 FFT算法,参数计算主要采用查表法,计算量小,实时性高。在电网谐波检测应用中表明,该方法既能有效地检测出电网谐波,又能满足实时性要求。     

LTE物理层PBCH并行计算的实现

LTE已正式商用,空口监测设备为LTE技术大规模应用提供重要支撑,实时性测试是LTE相关网络测试设备的必须要求,但终端理论下行速度已达到100Mbps,传统的测试仪表采用嵌入式结构,其数据处理和运算已不能满足实时解析需求。提出采用高效的CUDA并行计算能有效地解决这一问题,构建了高性能并行计算的软硬件平台,以物理广播信道(PBCH)为例对方案进行了验证,结果表明能很好地满足LTE测试要求。     

LTE系统中小区搜索定时同步算法研究

介绍了LTE系统主同步信号的产生,提出了一种新的符号定时同步算法。利用主同步信号在时域具有镜像对称的特性,结合分段相关同步算法的优点,以及对接收端信号进行累积处理的方法,有效地提高了算法的抗频偏性能和同步性能。同时,将3组本地PSS序列相加后在与接收信号序列进行互相关,有效地减小了算法的运算量并能快速实现下行定时同步。理论分析和仿真实验结果表明,所提出的算法在AWGN信道下具有良好的性能,能够满足LTE系统对同步性能的要求。     

OFDM系统新的无损峰均值比降低方案

设计具有特殊结构的相位序列,仅通过一次IFFT算法,利用DFT的时域循环卷积性质,在时域实现对OFDM信号PAPR的降低。仿真实验结果表明此算法能够有效地降低系统的PAPR。     

基于国产化嵌入式平台合成视景的研究与实现

本文针对目前合成技术对地形数据加载和三维绘制的要求,设计一种基于嵌入式平台的合成视景实现技术方案,满足机载嵌入式平台的实时性和实用性要求。系统嵌入式平台采用图形显示与通用计算相结合运算工作机制进行系统管理与控制,基于嵌入式平台进行实时操作系统的移植和合成视景三维地形软件运行,最终,通过实验分析验证,设计的嵌入式平台运行合成视景系统能满足机载航空电子系统实时性及实用性。     

A Hardware-Efficient Algorithm for Real-Time Computation of Zadoff–Chu Sequences

A hardware-efficient algorithm and architecture for computing Zadoff–Chu (ZC) sequence elements on-line using the CORDIC algorithm are proposed. Zadoff–Chu sequences possess good correlation properties that are essential in a variety of engineering applications, such as establishing timing synchronization between a mobile terminal and a base station in the emerging 3GPP long-term evolution (LTE) physical layer standard for cellular communications. The proposed algorithm computes ZC-sequence elements both in time domain and frequency domain using a simple duality relationship. Algorithm transforms are employed to compute the elements recursively and eliminate the need for multipliers with non-constant terms. A reconfigurable hardware architecture was implemented and applied in a searcher block for detecting the physical random access channel (PRACH) in LTE. The PRACH provides a mechanism for a mobile to establish initial access along with uplink synchronization by transmitting a preamble that is constructed from ZC sequences. The proposed architecture is capable of generating these preambles on the fly with high accuracy, eliminating the need for storing a large number of long complex-valued ZC sequence elements. Simulation results demonstrate that the proposed architecture is capable of achieving detection error rates for LTE PRACH that are close to ideal rates achieved using floating point precision. (The work has been presented in part in Mansour (2009).)     

Frequency offset estimation based on peak power ratio in LTE system

Orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） is one of the key techniques for long term evolution （LTE） system. Frequency offset estimation of OFDM is an essential issue. Especially in the high-speed environment, the frequency offset will become large. Based on the features of LTE uplink physical random access channel （PRACH）, this paper proposes a new frequency offset algorithm by using peak power ratio to enlarge the range of frequency offset estimation. According to the relation between frequency offset and the power delay profile （PDP）, the ratio of the peak power of the PDP at the main window to that at the negative window or positive window is utilized to estimate frequency offset. Simulation results show that the new proposed algorithm extends the estimation range of frequency offset from 1 000 Hz to 1 250 Hz. Meanwhile the accuracy of frequency offset estimation is almost not lost. Particularly in low signal noise ratio （SNR）, the new algorithm has lower mean square error （MSE） compared with traditional phase differential algorithm.     

LTE物理随机接入信道规划

LTE接入技术与GSM、CDMA有很大不同,为确保LTE网络正常运行,物理随机接入信道需进行精细规划。介绍了LTE-FDD移动通信系统接入技术,物理接入信道相关参数,物理随机接入信道格式、容量、小区逻辑根序列码复用模式与小区覆盖距离之间关系,以及高速移动场景对接入前导循环位移的影响,总结出物理随机接入信道的规划方法。     

MIMO系统下随机接入的实现及吞吐量研究

随机接入技术作为LTE系统中的关键技术之一,接入成功率关系到传输时延,LTE系统下的随机接入所采用的传统冲突解决算法主要是基于网络层的重传机制。提出了一种MIMO下的随机接入实现方案,基站端可以利用多天线接收和先进的MIMO信号处理技术的结合,进而联合高层解决冲突,仿真结果表明了该方案可以显著地提高系统的吞吐量。     

LTE接入信道结构及容量研究

在设计规划和维护LTE网络时需重点关注LTE网络的接入性能指标,为了适应不同业务和用户环境,PRACH可根据不同业务负荷和小区覆盖距离进行优化调整。介绍了LTE-FDD移动通信系统接入信道中PRACH和RACH的概念、相关资源配置、时频结构、PRACH配置和接入距离之间的关系、PRACH容量相关无线参数,通过分析PRACH配置参数之间的关系,推导出各种配置下PRACH承载的容量。     

4G网络的资源瓶颈分析

分析了LTE网络的技术能力,包括小区吞吐量,PDCCH、PHICH和PUCCH信道容量,接入容量,寻呼容量等,并基于技术能力分析了各种典型业务的PRB、PDCCH CCE、PUCCH、PRACH、寻呼、RRC连接等网络资源的消耗和占用情况,最后推导了限制LTE网络提供更多用户服务的瓶颈资源,提出了建设和运营优化时重点考察的瓶颈指标建议.     

LTE系统随机接入过程的实现

从LTE系统底层协议入手,结合具体实现,对随机接入过程进行了详细设计,并对随 机接入过程所涉及的具体问题进行了研究,包括PRACH时频资源的计算、响应信息的时 序接收、上行传输的时序控制以及异常情况下的处理及方案设计,最后利用规范说明与描 述语言(SDL）和树表结合表示法(TTCN)仿真,产生消息顺序图(MSC)。仿真结果表明,该 设计满足协议一致性规范。     

Efficient computation of DFT of Zadoff-Chu sequences

An important property of a Zadoff-Chu (ZC) sequence is derived, namely that the discrete Fourier transform (DFT) of a ZC sequence is a time-scaled conjugate of the ZC sequence, multiplied by a constant factor. This result has many practical applications. For example, it can be used to generate 3GPP LTE access preambles more efficiently than the standard suggests as it allows the DFT of a ZC sequence of prime length P to be computed with P instead of PlogP arithmetic operations.     

Cooley-TukeyFFT算法在LTE系统中的研究与应用

快速傅里叶变换（FFT）作为数字信号处理的核心技术,使离散傅里叶变换（DFT）的运算时间缩短了几个数量级,并在LTE系统中有着重要的应用。在LTE系统中,上行链路采用单载波频分多址技术（SC-FDMA）,下行链路采用正交频分多址技术（OFDMA）。在这两种技术实现的过程中,都采用了离散傅里叶变换进行处理,而直接计算DFT的计算量太大。通过对LTE系统中Cooley-Tukey FFT算法进行了研究,同时利用Verilog HDL描述的方式实现了不定点FFT系统设计,并以FPGA芯片virtex5为硬件平台,进行了仿真、综合等工作,仿真结果表明其计算结果达到了一定的精度。