LTE系统中关键算法的研究

【摘要】：LTE系统是最有发展前景的数字通信系统之一,具有高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容的技术优势。目前LTE系统已经达到上行50Mbps,下行100Mbps的传输速率,这就要求接收机具备低时延的同时,还要能快速处理高速率数据。但是,传统的单核处理器的处理能力,已经不能满足LTE系统对高速率数据处理的要求。多核处理器具有高性能、低功耗、易于编程等诸多优势,研究基于多核处理结构的LTE并行化实现方案,已经成为亟待解决的问题。首先,本文研究了典型信号处理算法的并行化实现。针对复数矩阵求逆,本文采用了并行的方法来实现。整体使用流水线的结构方式,增加了模块的吞吐量,计算量是传统方法的三分之一,同时流水线的阶数是传统方法的二分之一。在时延和资源消耗,以及计算精度上,并行的方法相对于传统串行方法都与较大提升。并且,针对LTE系统中常见的DFT/IDFT模块,本文采用了并行化的互质因子算法(PFA)和Cooley-Tukey算法相结合的整体算法方法来实现,在一定程度上减少了操作量和资源消耗。其次,本文研究了LTE系统加扰算法的并行化实现技术通过回顾常用的并行加扰方法,在此基础上提出了一种新的并行加扰方案：基于稀疏矩阵运算的并行加扰方法,这种方案相对传统的加扰方法在运算量上具有显著的优势。该方法为在多核平台上实现任意位宽扰码的加扰提供了新的思路。最后,本文研究了低密度奇偶校验码(LDPC)的并行化编码技术。首先回顾了LDPC码的发展历程和现状,然后介绍了LDPC码检验矩阵的构造、编译码原理。针对常用的基于全下三角形式的编码算法,分析了该方法对于LDPC码检验矩阵构造的局限性。针对这一问题给出一种基于稀疏矩阵相乘的LDPC编码方式,建议算法具有高效、通用、受LDPC码检验矩阵构造约束小的优势。仿真结果表明,建议方法在运算时间上相对传统方法具有较大的优势。本文提出的并行化方案具有效率高、速度快、实现复杂度低的优势,一系列研究成果可广泛应用于各种高速无线通信系统中。丰富了下一代无线通信LTE系统的实现方案,为LTE系统收发机的并行化处理提供了参考。