TD-SCDMA系统联合检测算法研究及其多核DSP实现

论文摘要

TD-SCDMA系统采用了联合检测、智能天线和上行同步等先进技术,并综合了TDD和CDMA的技术优势,在目前第三代移动通信三大标准中频谱效率最高,现阶段对TD-SCDMA系统的研究,具有极其重要的意义。TD-SCDMA系统是干扰受限系统,系统干扰包括多径干扰、小区内多用户干扰和小区间的干扰。这些干扰破坏了各信道的正交性,降低了CDMA系统的频率利用率。而联合检测技术把所有用户干扰当作有用信号处理,充分利用用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息,从而大幅度降低多径多址干扰,其核心是利用均衡技术,将来自其他用户的ISI也当作MAI而一并消除。基于此本文主要研究TD-SCDMA系统中联合检测技术的算法以及多核DSP的工程实现。本文首先介绍TD-SCDMA系统的物理信道的基本格式,同时结合TD-SCDMA系统的特点建立了系统的离散传输模型及其矩阵表示。简要介绍了联合检测算法的基本原理,分析了基于迫零准则和最小均方误差准则下的两种线性联合检测算法的基本原理及两种算法的比较。联合检测技术的主要目的在于对用户的信号进行正确估计,瓶颈在于系统矩阵的求逆运算量,寻找快速求逆的简便算法是关键所在,本文详细推导了采用块傅立叶算法对系统矩阵求逆的实现过程,首先对系统矩阵进行了块扩展,使之满足块右循环,通过在频域内求解方程组,一定程度上降低了计算量。并对该算法进行了计算机仿真,验证了该算法的性能。本文还研究了块傅立叶算法的多核DSP工程实现方法。在完成定点仿真之后,根据定点仿真方式实施DSP实现,并完成多核DSP的并行处理工作。最后测试了多核DSP实现的各项性能。最后,本文对全文进行了总结,并对TD-SCDMA系统的联合检测技术作出了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信发展简史
• 1.2 移动通信发展现状
• 1.3 第三代移动通信技术简介
• 1.3.1 三大主流技术的比较
• 1.3.2 TD-SCDMA 的关键技术
• 1.3.3 联合检测技术发展历程
• 1.4 本文主要主要研究内容与章节安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 TD-SCDMA 系统简介
• 2.1 TD-SCDMA 系统的物理信道
• 2.1.1 物理信道结构
• 2.1.2 子帧结构
• 2.1.3 时隙格式
• 2.2 TD-SCDMA 系统上行链路信号模型
• 2.3 TD-SCDMA 系统数学模型的矩阵表示
• 2.4 TD-SCDMA 系统上行链路处理流程
• 2.5 本章小结
• 第三章 联合检测技术算法研究
• 3.1 联合检测算法的数学描述
• 3.1.1 迫零线性均衡算法ZF-BLE
• 3.1.2 最小均方误差均衡算法MMSE-BLE
• 3.1.3 ZF-BLE 算法和MMSE-BLE 算法的性能比较
• 3.2 工程实现中联合检测算法的简化算法
• 3.2.1 改进的快速算法——块傅立叶算法
• 3.2.2 块傅立叶算法在TD-SCDMA 中的应用
• 3.2.3 Over-lap 技术的应用
• 3.3 本章小结
• 第四章 上行链路联合检测算法的仿真
• 4.1 TD-SCDMA 物理层上行链路仿真平台
• 4.1.1 仿真环境介绍
• 4.1.2 发送端系统仿真
• 4.1.3 接收端系统仿真
• 4.2 联合检测算法的定点仿真
• 4.2.1 定标与数据范围
• 4.2.2 联合检测算法各模块浮点转定点方法
• 4.3 定点仿真与浮点仿真的结果和性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 联合检测算法的多核DSP 实现
• 5.1 多核DSP 芯片介绍
• 5.1.1 芯片内存系统介绍
• 5.1.2 StarCore SC3400 单核子系统简介
• 5.1.3 DSP 算术逻辑单元ALU 简介
• 5.1.4 多核DSP 的ADS 板
• 5.1.5 DSP 开发环境简介
• 5.2 联合检测算法的DSP 实现
• 5.2.1 系统矩阵生成模块
• 5.2.2 块对角矩阵生成模块
• 5.2.3 CHOLESKY 矩阵分解求逆模块
• 5.2.4 最终估计值计算模块
• 5.3 DSP 实现的多核策略
• 5.3.1 多核DSP 实现与单核DSP 实现对比
• 5.4 程序优化
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统上行链路的测试与验证
• 6.1 TD-SCDMA 基带系统上行链路测试环境
• 6.2 测试结果和性能
• 6.2.1 系统误码率测试
• 6.2.2 DSP 资源占用测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 对未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及在学期间研究成果