CDMA基带信号生成与分析器人机界面与信号检测算法设计

论文摘要

TDD-CDMA是第三代移动通信的三大主流标准之一,它综合了TDD（Time Division Duplex,时分双工）和CDMA（Code Division MultioleAccess,码分多址）的技术优势,采用了智能天线、联合检测等先进技术,具有灵活的空中接口。通过开发基于TDD模式的CDMA通信分析仿真软件,可以有效地进行多功能、面向用户的交互式通信系统研究。该信号发生器软件系统应当以友好的人机界面辅助用户进行基于TDD模式的CDMA通信系统的参数设置,并产生可靠的TDD-CDMA信号,然后利用分析器软件得到正确的解调滤波信号,进行相关测量参数的计算分析和3G/4G TDD-CDMA系统性能评估,这也正是本论文工作的主要目的。本文在第二章和第三章分别给出了TDD-CDMA信号发生软件和矢量信号分析软件的人机界面设计和实现过程。论文详细给出了信号发生端、接收端模型以及发生软件和分析软件的软件设计框图,对信号发生软件和矢量信号分析软件的整体界面设计和各个功能模块流程也进行了详细描述和分析。联合检测技术是TDD-CDMA的一项关键技术,主要用于减弱或消除多址干扰、多径干扰和远近效应,以简化功率控制、降低功率控制精度、弥补正交扩频码互相关性不理想所带来的消极影响,从而改善系统性能、提高系统容量和增大小区覆盖范围。论文第四章的讨论了联合检测算法的数学模型,并对三种线性联合检测算法进行了详细数学描述和推导,最后给出了三者的性能比较和复杂度分析。针对联合检测算法计算复杂度高的缺点,论文在第五章首先讨论了近似Cholesky算法和块傅立叶算法二个简化的联合检测算法,并针对这两种简化算法对线性联合检测算法中的迫零线性块均衡算法和最小均方误差算法在多种移动速率、不同天线配置以及多用户情况下的性能进行了仿真,通过仿真分析了各种因素对联合检测接收机的性能影响。在此基础上,本文提出了一种块傅立叶算法的改进方法——将系统矩阵A的相关矩阵S转化为块循环矩阵,然后结合近似Cholesky分解和块傅立叶变换将其对角化之后对ZF-BLE（Zero-Forcing Block Linear Equalizer,迫零线性块均衡）方程和MMSE-BLE（Minimum Mean Square Error Block LinearEqualizer,最小均方误差线性块均衡）方程分别进行简化求解。研究结果证明:在信噪比较高时,改进的Block-Fourier算法优于近似Cholesky分解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 CDMA通信系统的研究背景
• 1.2 基于TDD模式的CDMA通信系统和联合检测技术
• 1.3 本文主要研究工作及内容安排
• 第二章 CDMA通信系统基带信号生成软件人机界面设计和实现
• 2.1 TDD-CDMA通信系统发送端模型
• 2.2 基带信号发生软件设计框图
• 2.3 基带信号发生软件的人机界面总体设计和功能描述
• 2.3.1 界面总体设计
• 2.3.2 界面功能描述
• 2.4 基带信号发生软件的人机界面功能模块分析
• 2.4.1 主窗体流程图
• 2.4.2 信道参数设置模块
• 2.4.3 动态图形窗口显示模块
• 2.4.4 参数信息显示窗口模块
• 2.4.5 信号生成模块
• 2.5 本章小结
• 第三章 CDMA通信系统矢量信号分析软件人机界面设计和实现
• 3.1 TDD-CDMA通信系统接收端模型
• 3.2 接收端矢量信号分析软件框图
• 3.3 矢量信号分析软件的人机界面总体设计和功能描述
• 3.3.1 界面总体设计
• 3.3.2 界面功能描述
• 3.4 矢量信号分析软件的人机界面功能模块分析
• 3.4.1 主窗体流程图
• 3.4.2 信道参数设置模块
• 3.4.3 动态图形窗口显示模块
• 3.4.4 信号分析模块
• 3.4.5 射频数据采集模块
• 3.5 本章小结
• 第四章 联合检测算法分析与仿真
• 4.1 联合检测算法概述
• 4.2 联合检测算法的数学描述
• 4.2.1 TDD-CDMA系统的离散信号传输模型
• 4.2.2 信道估计
• 4.3 线性联合检测器
• 4.3.1 线性联合检测器的数学模型
• 4.3.2 白化匹配滤波器法（WMF）
• 4.3.3 迫零线性块均衡器算法（ZF-BLE）
• 4.3.4 最小均方误差线性块均衡法（MMSE-BLE）
• 4.4 三种联合检测算法的性能以及复杂度比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 低复杂度线性检测算法研究
• 5.1 简化的线性联合检测算法
• 5.2 Cholesky算法
• 5.2.1 Cholesky分解
• 5.2.2 近似的Cholesky因式分解
• 5.3 Block-Fourier算法
• 5.3.1 块傅立叶变换
• 5.3.2 改进的Block-Fourier算法
• 5.4 仿真结果及其分析
• 5.4.1 仿真条件
• 5.4.2 仿真方案
• 5.4.3 仿真结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 本文主要贡献
• 6.2 研究工作中的问题,经验和体会
• 6.3 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与的科研工作和完成的论文