干扰抵消在3G直放站的设计与实现

摘要

自适应干扰抵消技术最早在美国军事项目中应用，随着数字信号处理的迅速发展，自适应干扰抵消技术在移动通信中也得到了广泛应用。直放站是一种中继设备，用以扩大信号的覆盖范围，直放站虽然在一定程度上解决覆盖范围的问题，但是正是它的同频转发特性限制了其性能。由于发射天线和接收天线之间的物理位置关系加上地面和建筑物等对电波的反射和折射，直放站的接收端会收到很强的多径回波干扰，致使期望信号淹没在其回波中。经过同频转发后的信号虽然在能量上有所增强，但是其频谱特性会遭到破坏，严重时会导致直放站自激。本论文将自适应干扰抵消技术应用于3G直放站，以减少同频干扰带来的自激效应，提高信号传输质量。
　　 本文介绍了自适应干扰抵消的基本原理和3G直放站的架构，分析了直放站的多径干扰特性；通过三端口回波抵消模型仿真，验证最小均方误差算法应用在3G直放站实现干扰抵消功能的可行性；论述了干扰抵消算法原理，阐述了3G直放站干扰抵消仿真平台的建立，在仿真平台上分别应用LMS、NLMS算法进行了性能仿真。基于仿真结果并考虑硬件实现复杂度提出了一种改进变步长VLMS算法，通过VLMS算法的浮点仿真论证了改进算法的优越性，然后结合实际需求进行了VLMS算法的定点仿真，并给出了基于改进算法的FPGA实现方案以及关键模块的实现方法。论文给出了WCDMA干扰抵消硬件平台的组成和三种实现方案的硬件测试结果；测试结果表明，本文所实现的干扰抵消算法可允许收发天线间隔离度增加20dB，算法对整机的EVM恶化控制在5％以内，大大降低了直放站对收发天线隔离度的要求。本文所述已经实现的干扰抵消技术能有效抵抗3G直放站的同频干扰，干扰抵消算法带来的EVM恶化控制在5％范围内，允许收发天线间隔离度增加20dB，对3G直放站性能的改善起到了很大的推动作用，具有良好的工程实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 自适应干扰抵消概述

1.1.1 自适应干扰抵消发展历程

1.1.2 自适应滤波器的应用

1.23G直放站概述

1.2.13G直放站架构

1.2.23G直放站干扰分析

1.33G直放站干扰抵消解决方案

1.4 本文组织结构

第二章 自适应干扰抵消算法

2.1 自适应干扰抵消基本原理

2.2 常见的时域算法

2.2.1 LMS算法

2.2.2 NLMS算法

2.2.3 RLS算法

2.3 本章小结

第三章 3G直放站干扰抵消性能仿真

3.13G直放站干扰抵消仿真平台

3.23G直放站干扰抵消浮点仿真

3.2.1 单载波LMS算法浮点仿真

3.2.2 三载波LMS算法浮点仿真

3.2.3 单载波NLMS算法浮点仿真

3.2.4 三载波NLMS算法浮点仿真

3.2.5 VLMS算法浮点仿真

3.33G直放站干扰抵消定点仿真

3.3.13G直放站干扰抵消定点仿真原理

3.3.2 单载波VLMS算法定点仿真

3.3.3 三载波VLMS算法定点仿真

3.3.4 信源变功率定点VLMS算法仿真

3.3.5 信源加噪声定点VLMS算法仿真

3.4 本章小结

第四章 干扰抵消的设计与实现

4.1 FPGA设计原理

4.2 FPGA硬件实现

4.2.1 读写控制信号产生模块

4.2.2 数据移位寄存模块

4.2.3 获取更新步长模块

4.2.4 系数更新模块

4.2.5 滤波乘加模块

4.3 FPGA硬件测试

4.3.1 干扰抵消硬件平台

4.3.2 干扰抵消硬件测试结果

4.4 本章小结

第五章 结束语

5.1 本文总结

5.2 未来展望

参考文献

附录

致谢

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