1、為了能夠在未來移動通信的競爭中占據(jù)有利地位，3GPP（3rd Generation Partnership Project）設(shè)計了LTE（Long Term Evolution）的標準。LTE的多址技術(shù)是以正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)為基礎(chǔ)的。OFDM系統(tǒng)具有頻譜效率高，傳輸速率高，實現(xiàn)復(fù)雜度低等特點，是LTE下行傳輸技術(shù)。LTE上行多址技術(shù)采用單載波

2、頻分多址技術(shù)（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA），與OFDMA技術(shù)相比，具有更低的均峰比。OFDM對載波頻偏和時變信道十分敏感，頻偏會破壞子載波的正交性，帶來子載波間干擾（Inter Carrier Interference，ICI）。因此，對于OFDM系統(tǒng)來說，精確的同步技術(shù)至關(guān)重要。
　　在LTE基站和終端能夠通信之前，首先需要進行小區(qū)搜索，尋找

3、并獲得與LTE網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)的同步，之后對小區(qū)系統(tǒng)信息接收和解碼，以便在小區(qū)內(nèi)進行通信，當系統(tǒng)信息正確解碼后，終端可以通過隨機接入過程接入小區(qū)。小區(qū)搜索是終端初始接入小區(qū)和進行小區(qū)切換時，對下行同步信號進行檢測的過程，通過小區(qū)搜索，終端可以確定時間和頻率等參數(shù)。隨機接入是用于終端的初始注冊和資源帶寬的申請，建立上行鏈路同步。一個終端只有完成上行傳輸時間同步后，才能進行上行傳輸。
　　本文主要介紹了TD-LTE系統(tǒng)下行小區(qū)搜索的同步過程

4、，著重介紹了下行同步信號和算法研究，搭建了下行小區(qū)搜索的同步仿真鏈路，對具體的同步算法進行了仿真和分析。同時，本文還介紹了TD-LTE系統(tǒng)上行隨機接入過程，分析了隨機接入中前導(dǎo)序列的檢測原理和算法，搭建了前導(dǎo)序列檢測的仿真鏈路，并對相關(guān)算法進行了仿真和分析。最后完成了下行前導(dǎo)序列檢測的FPGA的具體設(shè)計和實現(xiàn)。
　　第一章簡要介紹了移動通信的發(fā)展現(xiàn)狀和研究背景，引出了LTE關(guān)鍵技術(shù)，并簡單介紹了下行小區(qū)搜索和上行隨機接入的方法，確

5、定了本文的論文結(jié)構(gòu)。
　　第二章介紹了TD-LTE的OFDMA與SC-FDMA的基本原理，簡單介紹了TD-LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)，時頻映射關(guān)系，以及物理層上下行信道。簡要分析了定時同步誤差和頻率同步誤差對OFDM系統(tǒng)的影響。之后介紹了TD-LTE下行的主同步信號和輔同步信號，包括其生成方式和時頻映射，最后討論了上行隨機接入的兩種過程，以及隨機接入的時頻結(jié)構(gòu)和四種前導(dǎo)序列格式。
　　第三章首先研究了小區(qū)搜索的過程和算法，分析了基于主

6、同步信號的檢測算法，循環(huán)前綴類型的檢測算法和基于循環(huán)前綴的同步檢測算法。之后利用MATLAB搭建了小區(qū)搜索的仿真鏈路，比較了不同算法的性能。
　　第四章研究了上行隨機接入過程，介紹了前導(dǎo)序列的產(chǎn)生方法，前導(dǎo)序列的時域和頻域的檢測原理以及兩種不同的檢測算法和門限設(shè)定，并且根據(jù)實際系統(tǒng)搭建了前導(dǎo)序列的仿真鏈路，分析了算法的性能。
　　第五章完成了上行前導(dǎo)序列檢測的具體FPGA鏈路設(shè)計和實現(xiàn)。根據(jù)前導(dǎo)序列頻域檢測算法設(shè)計了總體模塊