多输入多输出无线传输Turbo接收机设计与实现

摘要

近年来，移动通信技术在全球范围内得到了迅猛的发展。市场需求的不断扩大刺激着移动通信技术在数据速率和系统容量上的要求不断提升。现在，第三代移动通信（3G)的时代已拉开序幕，必将给人们的生活带来更多的方便。但是，3G移动通信技术提供的最高2Mbps的数据业务能力已经不能满足未来移动通信高速数据业务以及多媒体业务的需求。在有限的频谱资源上提供高速、高质量的数据传输业务将成为未来移动通信系统中无线传输技术必须解决的问题。 针对新的需求，新的技术应运而生。MIMO、OFDM、迭代接收等新技术能够战胜这些挑战。本文首先对MIMO信道作了深入研究，分析了它的容量特性、空时编码方法以及空时信号检测算法。另外，对信道编码中的Turbo码和LDPC码进行分析和研究，为Turbo译码器的硬件实现打下了理论基础。然后重点研究了比特交织编码调制——迭代译码(BICM-ID)的迭代接收机结构。EXIT图方法是研究迭代级联系统收敛性非常有效的方法，根据EXIT图理论给出了一种选择最优映射图样的的简化选择准则（最大“先验欧氏距离”）。最后，重点研究了高速Turbo译码器的FPGA设计与实现。为了达到较高的数据吞吐量，译码器采用了并行分块译码、流水线操作的结构，并且在“状态更新”这一关键模块中使用“模算法”以提高运算速度。在译码器设计中，提出了一种简单而新型的码长参数可变的并行交织器实现方案。译码器最终在Xilinx的VertexII Vp70 芯片上得以实现。