广义多载波移动通信系统中最小二乘信道估计的硬件实现及其改进

支持高质量高速率的移动多媒体业务的新一代无线通信技术的研究已经在世界各国展开。国家863 FuTURE研究计划已经拟定了关于新一代蜂窝移动通信系统的研究目标,根据这个目标,东南大学移动通信实验室提出广义多载波时分双工混合多址蜂窝移动通信传输技术,以实现峰值传输速率不低于20 Mbps的高效分组数据传输。信道估计是这个方案中的一个重要组成部分。基于该系统方案,以信道估计为核心目标,论文重点研究了单载波分块传输系统中以最小二乘方法实现信道估计的算法及其硬件实现;并通过对算法本身的研究,结合硬件设计中出现的问题,提出新的信道估计方案,引入了PAST算法,以提高传输效率。 在设计当中,采用一种双循环时隙结构,即以带循环前缀的导频序列作为时隙间的保护间隔。以实现消除时隙间干扰和时隙中未知数据码元对确定导频序列的干扰;并且如果以这种时隙结构工作,可以将将信道冲激响应和发送信号序列的线性卷积转变为循环卷积,从而使接收信号矢量可以简单地表示为信道循环矩阵和发送信号矢量的乘积。在上述前提下,就有可能设计出复杂度较低,性能较高的接收机了。 在对传统和新兴的各种信道估计方法进行了简要介绍后,我们对最小二乘方法在各时隙结构情况的性能进行了分析,并基于一种时隙结构,在硬件上对信道估计进行设计和FPGA实现。硬件实现中,采用流水线处理技术,以降低硬件实现的复杂度,高效利用硬件资源。硬件结构设计完毕后,通过软件测试,验证了信道估计硬件模块的可行性,并下载到整个系统中进行联合调试。 硬件设计完毕后,针对设计过程出现的问题和最小二乘方法以及时隙结构本身的性能和特点,对时隙结构的设计进行了改进。提出了分别对应低、中、高三种速度的新的时隙结构,并根据时隙结构的特点,引入PAST算法,结合原最小二乘信道估计算法,设计了一种新的信道计实现方案。并通过仿真分析这种新方法的性能,与原方法进行各方面,得出对原方案的改进意见。并据此进行了硬件结构的设计。