TD-SCDMA系统中联合检测和智能天线技术的应用研究

论文摘要

TD-SCDMA综合了TDD和CDMA的技术优势,采用智能天线、联合检测和上行同步等多种技术,是目前三个主流标准中频谱利用率最高的标准。现阶段对TD-SCDMA系统的研究,具有极其重要的意义。针对TD-SCDMA标准中的联合检测和智能天线这两项关键技术,本文进行了深入和系统的理论分析和研究,并完成了联合检测算法的DSP实现。文章在引言中简要介绍了TD-SCDMA标准和系统的主要特点,并分析了联合检测和智能天线技术的发展和研究现状。随后文章分析了移动通信无线信道的特性和仿真方法,构建了基于功率延迟轮廓的抽头延迟线（TDL）信道模型,并将该模型应用到TD-SCDMA系统智能天线的空时信道模型中。在参考了3GPP-3GPP2建议的MIMO信道模型的基础上,完成了空时信道TDL模型抽头系数的设置,该模型包含了空时信道的基本特征和主要参数,确保了模型的正确性和继承性。文章构建了TD-SCDMA系统上行链路的连续时间传播模型,并给出了离散时间传播模型的矩阵表示,重点分析了联合检测的核心——系统矩阵的构建过程。在分析了系统矩阵结构特点的基础上,详细介绍了基于Cholesky分解求逆运算和基于块循环矩阵的傅里叶运算的联合检测算法,并对两种准则的运算复杂度进行了分析。给出了联合检测算法在两种测试环境,不同用户数和不同天线配置下的性能仿真结果,通过仿真来解释各种因素对联合检测性能的影响。文章介绍了TD-SCDMA系统中的智能天线技术,分析了三种下行波束赋形算法,给出了基于最大发送信噪比准则下的系统下行链路模型,并对准则进行了详细的理论分析和仿真。在仿真结果上对引入智能天线后的系统性能进行了分析和总结,进一步揭示了TD-SCDMA系统中智能天线技术的优势和应用前景。文章给出了联合检测算法的硬件实现流程并在Freescale公司的MSC8144ADS上进行了验证,DSP定点仿真结果验证了算法的工程可实现性。对联合检测算法的核心部分——Cholesky分解,本章也对其DSP实现进行了详细的说明。文章最后对全文进行了简要的总结并给出了TD-SCDMA系统的研究展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 TD-SCDMA 标准简介
• 1.3 TD-SCDMA 系统的主要特点
• 1.3.1 TDD 模式
• 1.3.2 智能天线
• 1.3.3 联合检测
• 1.3.4 上行同步
• 1.3.5 接力切换
• 1.3.6 软件无线电
• 1.4 联合检测技术的发展和研究现状
• 1.5 智能天线技术的发展和研究现状
• 1.6 本文的结构安排
• 第二章 移动无线信道模型与仿真
• 2.1 移动无线信道特性
• 2.2 移动无线信道建模方式
• 2.3 多径衰落信道冲激响应
• 2.4 移动无线信道仿真模型
• 2.4.1 移动无线信道TDL 仿真模型
• 2.4.2 空时信道模型的冲激响应和信道参数
• 第三章 TD-SCDMA 系统上行链路的空时联合检测
• 3.1 TD-SCDMA 系统连续时间传播模型
• 3.2 TD-SCDMA 系统离散时间传播模型
• 3.3 TD-SCDMA 系统离散时间传播模型的矩阵表示
• 3.3.1 单天线多用户情况
• 3.3.2 多用户多天线
• 3.4 线性联合检测算法
• 3.4.1 基于Cholesky 分解求逆运算的联合检测
• 3.4.2 基于块循环矩阵傅里叶运算的联合检测
• 3.5 算法仿真与性能分析
• 3.5.1 物理层仿真平台
• 3.5.2 联合检测系统仿真与分析
• 第四章 TD-SCDMA 系统下行链路的智能天线
• 4.1 智能天线波束赋形算法
• 4.1.1 最大径准则波束赋形
• 4.1.2 最大发送信噪比准则波束赋形
• 4.1.3 最大接收功率算法
• 第五章 联合检测算法的DSP 实现
• 5.1 MSC8144 DSP 性能介绍
• 5.2 StarCore SC3400 单核子系统简介
• 5.3 联合检测算法的DSP 实现
• 5.3.1 算法的软件实现流程
• 5.3.2 Cholesky 分解算法的DSP 实现
• 5.4 DSP 定点结果及结果分析
• 第六章 总结和展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 下一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介及攻读硕士学位期间的研究成果