无线通信方面论文范文集,与OFDM系统Turbo迭代均衡链路的DSP实现技术相关论文怎么写

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摘 要：Turbo迭代均衡技术与OFDM相结合能够有效提高系统的抗干扰、抗衰落性能,从而提高系统的通信质量和容量.以往的研究大多是从Turbo均衡的算法的角度上进行研究和改进,本文以OFDM系统的Turbo均衡链路为基础,从工程实现的角度对系统实现的整体架构进行改进,并在TIC6416TDSP上进行了仿真验证.仿真结果表明,本文提出的Turbo均衡链路的实现方式能有效提高系统的实现性能,增加Turbo迭代的次数和效果.

关 键 词：OFDM；Turbo均衡；迭代接收机；DSP

ResearchonDSPImplementationTechnologyofTurboIterativeEqualizationLinkofOFDMSystem

LINYun-feng,LEIXia,LIUHao

（NationalKeyLaboratoryofCommunicationsofUESTC,ChengduChina,610054）

Abstract:ThebinationofTurboequalizationandOFDMcanenhancetheanti-jamming,anti-fadingperformanceofthesystemandimprovethemunicationqualityandcapacityefficiently.MostpreviousstudiesmaketheimprovementthroughthealgorithmofTurboequalization.However,basedontheTurboequalizationlinkofOFDMsystem,thispapermakestheimprovementofsystematicentiretystructurefromengineeringimplementation’spointofview,whichhasbeenprovedbysimulationonTIC6416TDSP.ThesimulationresultsshowthattheimplementationofTurboequalizationlinkproposedbythispapercanimprovetheperformanceofsystemeffectivelyandincreasetheiterativetimesofTurboequalization.

Keywords:OFDM；TurboEqualization；IterativeReceiver；DSP

1引言

在下一代移动通信系统中,多天线技术（MultipleInputandMultipleOutput,MIMO）和正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM）技术将会紧密地结合在一起,实现优势互补,从而提高系统性能,以满足高速数据无线传输的需求.然而,由于移动通信环境干扰较严重,为了提高系统性能,有效的均衡技术和信道编码一直是无线通信领域研究的热点与难点.

传统的均衡器和信道译码器是相互独立的,信道检测硬判决结果直接作为信道译码的输入,这必然会影响译码性能.受Turbo码[1]的启发,出现了将均衡和译码联合处理的均衡技术,其主要思想是将ISI信道、交织器以及信道编码器看成一个串行级联的Turbo码,在接收端采用Turbo译码原理,将软信息在均衡器和信道译码之间迭代传递,直到收敛为止,充分利用已获得的信息,从而系统性能有了很大的提升,这种反馈式处理称为“Turbo均衡”[2].

为了最大程度地发挥“Turbo均衡”的效果,许多文献对其提出了改进.其中文献[3]采用了最大后验概率（MAP）算法,虽然性能最优但复杂度很高.文献[4][5]采用的是一种最小均方误差（MMSE）线性均衡器,复杂度比MAP均衡有了很大的降低,即使在很严重的信道失真条件下也能获得较好的性能.文献[6]和文献[7]分别根据信道特点和外信息转移（ExtrinsicInformationTransfer,EXIT）图对Turbo均衡算法进行了改进.

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以上文献是从理论角度进行分析来提高Turbo均衡链路性能,而本文将根据OFDM系统Turbo均衡链路特点,从实现角度（包括Turbo均衡链路设计、功能模块划分以及接口设计等方面）对Turbo均衡的DSP实现进行研究来提高性能.仿真结果表明,使用此方案能有效提升DSP的数据处理能力,提高Turbo均衡迭代的次数.

本文后续部分安排如下：第2节主要介绍了根据“Turbo均衡”的思想设计的OFDM系统的迭代接收机的原理；第3节主要介绍了Turbo均衡链路的具体实现,包括Turbo接收机硬件结构、功能设计与接口优化等；第4节给出了相关的仿真分析；最后一节给出结论.

2OFDM系统Turbo接收机原理

根据“Turbo均衡”的思想设计的OFDM系统中的迭代接收机结构与各个功能模块划分如图1所示.

频域上的信道响应信息和经过FFT变换后的接收信息经过解调模块后输出软判信息,该信息经过解交织和Turbo译码得到外信息.在未达到预定迭代次数时,外信息要经过交织和比特转符号先验概率信息模块作为先验概率信息反馈到解调模块重新解调；达到预定迭代次数后,外信息不再反馈,Turbo译码模块输出判决比特.

随着迭代次数增加,软信息更充分地在检测器和译码器之间进行交换,从而使得系统性能有了很大的提升.因此,做实现时如果设计一个好的整体框架和稳定高效的接口,就可增加迭代次数,让系统性能最大限度提升.

本文下一小节,将从实现角度对系统进行改进,从而有效提高DSP处理效率,提高Turbo均衡迭代的次数.

3OFDM系统Turbo接收机实现设计

3.1OFDM系统Turbo接收机硬件结构

Turbo接收机的硬件结构如图2所示.加双口RAM是为了解决FPGA与DSP跨时钟域传输数据时出现不稳定现象,同时也为了方便两DSP之间的数据传输.

接收机数据流向如下：

1）从天线接收的模拟信号经过射频端处理后由模数转换端口（ADC）转为数字信号,再传给FPGA；

2）FPGA完成数据同步等处理后将数据通过双口RAM1传经DSP1,然后两DSP通过双口RAM2交换数据共同完成数据处理；

3）达到预定均衡迭代次数后,DSP0将数据通过双口RAM3传给FPGA,FPGA再传给高速串口RS232.

3.2OFDM系统Turbo接收机软硬件功能设计

当Turbo内迭代6次时,系统性能提升主要来自于Turbo外迭代的前三次.考虑到性能与复杂度的折中,同时也让本方案便于更多人参考,本文以两块DSP芯片为例来说明整个链路的设计.当DSP芯片多于两块时,可以根据本设计方案每个部分所提及的原则略做修改.

当两DSP都一直在处理数据,均衡链路可达到最高效率.为了实现这个目标,将从以下三个方面进行改进：

●所有的接口部分数据存储都划分两个空间,用Ping和Pong区分,如图3所示.第一个空间（Ping）存放先接收到的一帧数据,第二个空间（Pong）存放后接收到的一帧数据.第一个空间数据处理完后可以放第三帧数据,第二个空间数据处理完后可以放第四帧数据,依次循环.这样可避免后一帧将前一帧数据覆盖,同时也可以简化程序.

●将链路的循环在迭代与不迭代部分的分界处打断,如图4所示.因为每帧数据不迭代部分只执行一次,而迭代部分要执行几次.同时,打断后当DSP在处理一帧数据时,如果有新的一帧数据到来,可以处理新的数据,否则继续处理该帧数据,从而让系统更加灵活,能最大程度地提高效率.

●将迭代部分分成两部分.将迭代部分1放在DSP1执行,而迭代部分2

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