联合检测技术在TD-SCDMA系统中的应用研究

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TD-SCDMA作为第三代移动通信系统的三大主流标准之一,是我国自己提出的具有自主知识产权的3G标准,是我国移动通信史上的重大突破,标志着我国在移动通信技术领域已进入世界先进行列。相对于WCDMA及CDMA2000,由于采用了TDD双工方式、智能天线、联合检测、低码片速率、上行同步等先进技术,TD-SCDMA具有更高的频谱利用率和更低的成本。   联合检测作为TD-SCDMA的一项关键技术,它能够有效地对抗多址干扰(MAI),符号间干扰(ISI),传播路径损耗以及远近效应,从而显著改善系统性能,提高系统容量,减弱对功率控制的要求。   本文首先介绍了第三代移动通信系统的发展及应用,对三大主流标准(TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000)进行了技术比较,分析了本课题的研究现状及意义。接着介绍了TD-SCDMA系统的物理信道结构及系统的扩频与调制,并结合 TD-SCDMA系统的特点介绍了系统的传播模型,给出了离散时间传播模型的数学表达式及矩阵表示。同时在介绍联合检测系统模型及系统矩阵构造的基础上,详细阐述和分析了迫零分块线性均衡(ZF-BLE),最小均方误差分块线性均衡(MMSE-BLE),迫零分块判决反馈均衡(ZF-BDFE)及最小均方误差分块判决反馈均衡(MMSE-BDFE)的基本原理。由于联合检测涉及到高维矩阵的求逆,而Cholesky分解是矩阵求逆最直接的方法,但是其计算复杂度高,基于此本文利用系统自相关矩阵的块Toeplitz结构,采用近似Cholesky分解法,降低了计算复杂度。另一方面,Toeplitz矩阵与循环矩阵相似,即循环矩阵是特殊的 Toeplitz矩阵,本文根据系统矩阵的块循环特性,将其扩展为块循环方阵,并利用块FFT实现了矩阵的快速求逆,进一步减少计算量。此外,本文利用用户训练序列所构成的信道矩阵的循环特性,基于FFT给出了两种改进的快速信道估计算法。最后,本文利用MATLAB仿真平台,重点对ZF-BLE,MMSE-BLE,近似Cholesky分解法,块FFT法及信道估计进行了性能仿真,并分析了各个算法的复杂度。  
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