基于块均衡的联合检测算法研究及其在TD-SCDMA系统下行链路中的应用

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TD—SCDMA技术是我国自己提出的3G技术标准,同时也是被ITU所确定的三大主流标准之一。TD—SCDMA系统是干扰受限系统。多址干扰、小区干扰等系统干扰破坏了扩频码之间的正交性,降低了系统的频谱利用率。传统的Rake接收机技术没有利用该干扰不同于噪声干扰的独有特性,忽略了用户间的相关性。 本文的第一部分专注于联合检测算法的研究。块均衡是联合检测技术的基础,它能有效地对抗符号间干扰(ISI)和多址干扰(MAI)。因此,文章首先介绍了均衡技术的基础知识,详细分析了线性和非线性均衡器的结构及其原理,并简单讨论了均衡技术在CDMA系统中的应用。其次,介绍了TD-SCDMA系统物理信道帧结构,并简要分析了TD—SCDMA系统的基带信号处理流程。我们建立了TD-SCDMA系统离散时间系统模型,给出了其矩阵表示方法,并详细地分析了等效系统矩阵的结构,从而引出了联合检测算法。联合检测算法的讨论与研究是本文的重点,所以在前文的基础上文章详细介绍了基本的块均衡算法。Cholesky分解是解决块均衡中系统自相关矩阵求逆的最直接的方法,但是其计算复杂度太高,无法得到直接应用。对此,文章给出了前后向替换的方法来求解,避免了大矩阵的计算,之后利用系统自相关矩阵的块Toeplitz结构,使用近似的Cholesky分解方法,显著降低了计算量。针对系统自相关矩阵的块Toeplitz结构,文章介绍了Block-Levinson算法,降低了联合检测算法的计算量。DFT和IDFT是一种矩阵求逆的快速算法,文章将其应用在块均衡的联合检测算法中,并提出了不同的接收机结构,大大降低了计算量,提高了联合检测的效率。 本文的第二部分主要为联合检测技术在TD-SCDMA系统下行链路中的具体应用。首先给出了系统下行链路的流程,之后对前面分析讨论的各种算法进行了仿真和复杂度比较,仿真表明:使用前后向替换的分块Cholesky分解的联合检测算法要远优于Rake接收机,在某个准则下(ZF或MMSE准则),其性能是所有的BLE算法中最好的,近似的分块Cholesky分解算法能降低一定的计算量,伴随的性能下降却很小;Block—Levinson算法的性能与Crlolesky分解算法接近;使用DFT和IDFT的快速算法性能要劣于准确的分块Cholesky分解算法,但仍优于Rake接收机;非线性算法的总体性能要比线性算法的好,但接收机的复杂度却增加了。
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