TF/MC DS-CDMA系统中解扩技术的研究及其FPGA实现

admin · 发表于 2022-9-29 17:01:32

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TF/MC DS-CDMA（时频联合扩频直序多载波码分多址）是一种基于时域和频域联合扩展的新型MC-CDMA（多载波码分多址）技术，由于利用了时间和频率两个维度上的分集增益，可通过一组参数集对其进行灵活的折中配置。如何寻求一种针对其特殊二维扩频结构的优良解扩算法，也就成了TF/MC DS-CDMA技术中亟待解决的题目。在本课题的研究中，针对TF/MC DS-CDMA系统的时频二维扩频结构，从算法的复杂度和解扩性能两个方面对已有的二维解扩通用算法进行优化，提出了一种基于FFT运算的时频二维联合解扩改进算法，主要工作包括：首先在算法复杂度方面，基于FFT运算的改进算法相比基于扩频矩阵互相关运算的二维解扩算法，减少了矩阵间的相关运算次数，尤其在扩频增益较大的情况下，可以显著减少复数乘法和复数加法的运算次数，节省运算时间和硬件资源的开销。解扩性能方面，考虑到对于多径信道进行信道估计的必要性，将信道估计算法应用在了时频二维解扩运算中，提高了系统的抗多径性能。通过在Linux平台下利用面向通信系统建模与仿真的开源C++类库IT++，并基于具有通用性的Nakagami-m信道条件，将本课题所提出的时频二维解扩改进算法应用到TF/MC DS-CDMA通信系统中，编写该通信系统的C++建模仿真程序以获取BER vs SNR的性能数据，与基于扩频矩阵互相关运算的二维解扩通用算法的性能进行比较，证明了改进算法的有效性和优越性。最后在Altera公司的CycloneII系列FPGA开发板上对本文所提出的时频二维解扩改进算法进行了实现。在其中QAM解映射单元的实现中，采用了先进行符号运算和模运算再进行距离计算和判决的设计方法，从而节省了硬件资源。最终通过时序仿真结果和板级逻辑分析再一次验证了时频二维解扩改进算法的正确性和可行性。

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