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高速移动通信系统的信号检测技术研究及实现

张瑞  
【摘要】: 移动通信中,当在带限信道上传输数据时,会因为信道畸变和多径效应产生码间干扰(ISl)而造成误码。要克服码间干扰,尽可能提高有效传输速率,就需要在接收端采用以均衡技术为主的信号检测技术对信道引起的信号畸变进行补偿,以提高接收机的性能。 本文首先分析了码间干扰的产生原因,给出移动信道的特性及常见模型,并对移动通信中的各种均衡技术做了全面介绍。在此基础上,本文完成的主要研究包括广义多载波混合多址(GMC- xDMA)系统中DFT域单点均衡空时联合检测的实现和优化,以及基于干扰抵消的迭代式空时检测算法的定点仿真及硬件实现。文中分别给出了此两种检测器的算法原理及实现结构。 DFT域单点均衡空时联合检测器基于最小均方误差(MMSE)的推导准则,实现结构包括空时合并和DFT变换两个主要子模块。由于采用分时流水处理技术,仅使用一个复数乘法器和一个FFT模块及一些控制电路,实现了DFT域单点均衡空时联合检测器,达到系统检测性能及硬件资源合理占用的要求。考虑到程序中在所有FFT变换时采用ISE中生成的FFT核所带来的精度限制及资源利用的不合理性,重新编写适合于检测实现的FFT模块,以进一步提高检测精度并优化硬件资源占用结构。 基于干扰抵消的迭代式空时检测器是一种迭代式信号检测方法,主体思路是首先在接受信号中减去干扰信号(由初始化信号均值和方差得到),得到信号估计值及噪声方差估计值,计算此时发送信号的条件概率,并以此得到更新后的信号估计的均值及方差,再代入新一轮的迭代检测运算。若干次迭代后得到信号估计值及噪声方差估计值经软解调运算得到译码端所需的似然比。其在实现上主要包括空时合并和迭代检测两个主要子模块。空时合并部分与DFT检测器基本相同;迭代检测中3个迭代模块空间并存,时间上同空时合并模块一起对各个子时隙进行流水处理;在第3个迭代检测模块中嵌入了软解调处理。 论文最后对DFT域单点均衡空时联合检测及基于干扰抵消的迭代式空时检测的软件(Matlab)仿真性能及硬件(FPGA)实现情况作了比较。


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