IDMA迭代检测设计

论文摘要

多址技术一直是个人通信领域,尤其是基于蜂窝架构移动通信系统的关键技术之一。目前较为常见的多址技术有时分多址、频分多址、以及码分多址。这三类多址方式可以单独使用,也可以混合使用,如频分与时分合用,频分和码分合用等等。所有这些多址技术都是为了在有限的时频资源上,获得更大的多址能力。交织多址IDMA（Interleave-Division Multiple Access）技术是近年来由香港城市大学李平教授提出的一种多址通信方式。IDMA继承了抗多径衰落,抗多用户干扰等诸多CDMA的特性。verdu和shamai的研究表明,在CDMA系统中,如果信道码率较低,用户数较多,则系统的频谱效率越接近系统容量的极限。而IDMA系统正是在这一研究结果基础上使用低码率编码,不仅省去了专门的扩频序列,并且使系统获得了极高的频谱效率。由于扩频码的去掉,IDMA中信号没有经过扩频处理,因此不同用户使用了不同的交织方案,即通过不同交织方案来识别用户。作为用户特征的交织图案可以由随机交织器生成,不同的用户交织器采用不同的生成“种子”即可。接收端在码片级进行TURBO迭代检测处理,这样既简化了系统结构与检测算法,同时又提高了系统性能。不过由于迭代检测的使用,多次的迭代虽然提高了系统性能,但另一方面却导致了实现时高的检测延迟,以及高的资源消耗。这将极大的限制IDMA在一些实时要求较高的通信系统中的应用。本文正是针对上述问题,力求在不损失性能的前提下,加快在IDMA迭代检测过程中,信号的收敛速度,从而减少迭代检测的次数。主要内容为:1.介绍IDMA系统的迭代检测结构,并从数学上分析了IDMA系统中TURBO迭代检测过程中的信息更新。从基本的后验概率出发,推导了IDMA系统中迭代检测时的信息传递过程。2.为方便后续的讨论,本文分析了现有IDMA系统中的检测算法,并介绍了相应的性能评估方案。3.在不损失性能的前提下,本文通过引入时间反转技术以降低迭代检测次数,给出了在引入时间反转后的IDMA迭代检测算法,进而提出了TDR-IDMA系统。4.利用C语言完成了TDR-IDMA系统的部分性能仿真,并且完成了在两用户情况下IDMA接收端的FPGA的硬件实现,同时给出了TDR-IDMA系统接收端的硬件实现结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题意义
• 1.3 本人主要工作
• 1.4 论文结构及内容安排
• 第二章 IDMA 系统以及算法介绍
• 2.1 IDMA 的概述
• 2.2 IDMA 系统结构
• 2.3 ESE 的迭代检测算法
• 2.3.1 准静态单径环境下的算法
• 2.3.2 实多径信道下的ESE 算法
• 2.3.3 复数信道下ESE 算法
• 2.4 IDMA 的性能分析
• 2.4.1 单径信道算法的性能分析
• 2.4.2 复数多径信道算法的性能分析
• 2.5 小结
• 第三章 TDR-IDMA 系统介绍
• 3.1 TR 技术简介
• 3.2 TR 技术在TDD 环境下IDMA 中的应用
• 3.2.1 TDR-IDMA 系统上行链路的迭代检测算法
• 3.2.1.1 准静态单径算法
• 3.2.1.2 实多径算法
• 3.2.1.3 复数信道算法
• 3.2.2 TDR-IDMA 系统下行链路的迭代检测算法
• 3.2.2.1 准静态单径SISO 情况下的算法
• 3.2.2.2 准静态多径MISO 情况下的算法
• 3.3 小结
• 第四章 C 语言仿真
• 4.1 TDR-IDMA 上行迭代检测算法C 语言仿真结果
• 4.1.1 准静态单径算法结果及与传统IDMA 的比较
• 4.1.2 实多径算法结果及与传统IDMA 的比较
• 4.2 TDR-IDMA 下行处理结果C 语言仿真
• 4.3 小结
• 第五章 硬件代码实现IDMA 上行链路接收端
• 5.1 ESE 结构的简化
• 5.1.1 传统ESE 的三种简化方式[23]
• 5.1.2 传统ESE 三种简化方式性能比较
• 5.1.3 TDR-IDMA 的ESE 硬件结构
• 5.2 IDMA 迭代检测接收器的硬件实现
• 5.2.1 面向仿真的VHDL 语言实现
• 5.2.2 RTL 级的代码实现
• 5.3 小结
• 第六章 总结
• 6.1 本文贡献
• 6.2 下一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻硕期间所获得的研究成果