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基于MMSE-BDFE联合检测算法的研究

作　者: 石影
导　师: 张晓林
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-SCDMA 联合检测 MMSE-BDFE 信道估计块FFT
分类号: TN929.533
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

TD-SCDMA是第三代移动通信系统的三大主流标准之一。它结合了TDD系统和CDMA系统的技术优势,采用上行同步、智能天线、联合检测等先进技术,在三个主流标准中具有最高的频谱效率。因此,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,由于多址干扰、多径干扰以及小区间干扰等多种干扰的存在导致系统的频率利用率降低。联合检测技术是TD-SCDMA系统的关键技术之一,其基本思路是把所有干扰用户产生的信号当作有用信号处理,充分利用了每个用户信号的扩频码、幅度、定时、延迟等信息,大幅度降低了多址干扰与多径干扰。学术界和实务界一直非常重视对联合检测算法的研究,虽取得一定的成果,但仍存在许多亟待解决的问题：首先实际应用的迫零线性块均衡(ZF-BLE)算法检测性能不如最小均方误差线性块均衡(MMSE-BLE)算法性能好；其次ZF-BLE和MMSE-BLE算法的复杂度都很高。基于上述存在的问题,本文综合ZF-BLE、MMSE-BLE算法以及可用FFT进行块循环矩阵分解以减少运算量的方法,提出了基于FFT的最小均方误差判决反馈块均衡(MMSE-BDFE)联合检测算法。该算法可用于TD-SCDMA系统上行链路中快速得对多个用户进行检测。利用提出的新方法,本文对添加门限处理的B.steiner信道估计方法进行了仿真验证,同时仿真了MMSE-BDFE联合检测算法在不同用户数、不同信道环境下系统的性能。通过对几种联合检测算法的性能进行仿真,对比分析仿真结果而得出的结论是：首先,MMSE-BDFE联合检测算法和ZF-BLE、MMSE-BLE联合检测算法都是有效的联合检测方法。其次,与ZF-BLE算法相比MMSE-BDFE联合检测算法的误码率性能好。再次,与MMSE-BLE算法相比在误码率性能相同的情况下,MMSE-BDFE算法的复杂度低,运算效率高,所需运算数量级小于O(n2),存储量比传统算法成倍下降。最后,实验结果表明MMSE-BDFE联合检测算法有较好的检测性能,能够有效地消除多址干扰和多径干扰提高系统性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 移动通信发展简史及发展现状  10
  1.2 第三代移动通信技术简介  10-14
    1.2.1 三大主流标准的技术比较  10-12
    1.2.2 TD-SCDMA系统的关键技术及主要特点  12-14
  1.3 联合检测技术的发展历程和研究现状  14-16
  1.4 本文主要研究内容与章节安排  16-18
第2章 TD-SCDMA系统的物理层简介  18-31
  2.1 TD-SCDMA系统物理信道的信号格式  18-20
    2.1.1 TD-SCDMA系统的物理信道结构  18
    2.1.2 子帧结构  18-19
    2.1.3 TD-SCDMA系统的突发结构  19-20
  2.2 TD-SCDMA系统上行链路信号模型  20-21
  2.3 TD-SCDMA系统数学模型的矩阵表示  21-26
  2.4 TD-SCDMA系统上行链路处理流程  26-27
  2.5 TD-SCDMA系统调制与扩频  27-29
    2.5.1 数据调制  27
    2.5.2 脉冲成型滤波器  27-28
    2.5.3 扩频调制  28-29
  2.6 本章小结  29-31
第3章 TD-SCDMA系统的信道估计方法  31-38
  3.1 TD-SCDMA系统中信道估计数学模型  31-34
    3.1.1 TD-SCDMA系统训练序列的构成  31-33
    3.1.2 TD-SCDMA系统信道估计的数学模型  33-34
    3.1.3 添加门限处理的信道估计方法  34
  3.2 基于训练序列信道估计方法的性能仿真  34-37
    3.2.1 仿真条件  35
    3.2.2 仿真结果  35-36
    3.2.3 系统误码率  36-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章联合检测算法的研究  38-45
  4.1 系统矩阵生成过程的数学描述  38-40
  4.2 三种线性联合检测算法的数学描述  40-42
    4.2.1 匹配滤波器线性块均衡器(MF-BLE)  40
    4.2.2 迫零线性块均衡算法(ZF-BLE)  40-41
    4.2.3 最小均方误差线性块均衡算法MMSE-BLE  41-42
  4.3 三种线性联合检测算法的性能仿真  42-44
    4.3.1 三种算法比较  42-44
    4.3.2 仿真结果及分析  44
  4.4 本章小结  44-45
第5章基于FFT的MMSE-BDFE联合检测算法  45-59
  5.1 快速算法的基本出发点  45
  5.2 改进的快速算法  45-50
    5.2.1 几种重要的改进算法  45-47
    5.2.2 FFT算法  47
    5.2.3 DFT的矩阵表示法  47-48
    5.2.4 用FFT方法解循环行列式形式的线性方程组  48-49
    5.2.5 改进的快速算法—块傅里叶算法  49-50
  5.3 块傅里叶算法在TD-SCDMA系统中的应用  50
  5.4 基于FFT的MMSE-BDFE联合检测算法  50-54
  5.5 几种联合检测算法的复杂度分析  54-55
  5.6 仿真结果与性能分析  55-58
  5.7 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表论文  65-66
致谢  66

基于MMSE-BDFE联合检测算法的研究

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