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随着对各种数据业务需求的高速增长,3GPP开始了无线移动通信技术的长期演进(Long Term Evolution,LTE)项目,LTE是3G和4G技术的一个过渡,采用正交频分多址接入(OFDM)技术和多输入多输出(MIMO)技术,极大的提高了数据传输速率和系统性能。MIMO技术是指利用多根发射天线和接收天线进行无线传输,为无线系统提供了空间分集增益和空间复用增益。为了推动移动通信技术的进一步发展,科技部在2009年启动了“新一代无线宽带通信网”国家科技专项。该文基于其中的子项目“TD-LTE无线综合测试仪表开发”,对下行MIMO技术进行了研究和上行SIMO技术链路接收端进行设计和DSP实现。本研究主要内容包括:
⑴介绍了下行多址接入技术OFDM的基本原理及优缺点,分析了上行单载波频分多址接入技术(SC-FDMA)采用频域实现方式DFT-S-OFDM的原因,并对OFDM和SC-FDMA两种多址接入技术的峰均功率比和立方度量在QPSK调制方式下进行仿真分析比较。
⑵用数学公式描述了MIMO系统的信号模型;LTE中下行MIMO技术包含传输分集和空间复用,详细的分析了传输分集预编码采用空频编码(SFBC)的原理,基于码本的空间复用预编码和基于非码本的空间复用预编码的发送端的处理方式;基于MMSE的信道估计下从编译码的角度分析了两天线的SFBC和四天线的SFBC-FSTD的传输分集预编码的译码算法。
⑶LTE上行天线配置为1*2,支持上行传输天线选择和多用户MIMO,目前该项目考虑单输入多输出(SIMO),虚拟MIMO是下一步研究的重点。根据上行链路的发送端的处理方式,确定了上行链路接收端的解资源映射模块、频域均衡模块、解信道交织和复用三个模块的算法步骤。针对频域均衡模块提出了三种频域均衡算法即ZF算法、MMSE算法、MMSE-RISIC算法,首先对其原理进行分析,然后通过MATLAB搭建的上行链路的接收端对三种算法在不同的调制方式不同的信道条件下的性能进行仿真分析。基于TMS320C6455DSP平台,为验证上行链路接收端上述三个模块在DSP上功能的正确性,与MATLAB仿真搭建了联合测试链路,将联合测试链路输出的结果进行数据转换,与MATLAB仿真结果进行比较,并对三个模块所占的存储空间和消耗的时间进行评估,结果显示能满足对精度和实时的需求。