TD-SCDMA系统中联合检测和智能天线技术的应用研究

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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、缩略词表、主要数学符号

声明

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

1.3.1TDD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成果