双模系统信道估计FFT处理器的硬件实现

针对GSM/TD-SCDMA双模系统的信道估计问题,设计一个32/128点可配置的FFT/IFFT处理器。采用一种新的4路MRMDF结构同时处理4路信号,并支持4路多输入多输出系统。仿真结果表明,该处理器能以较少的硬件消耗使数据吞吐率提高4倍,在110 MHz的时钟下,功耗仅为46.8 mW。     

基于OFDM的MIMO-TDCS设计及性能研究

针对多输入多输出变换域通信系统(MIMO-TDCS)存在频谱利用率低的问题,基于OFDM系统所使用的FFT/IFFT数据调制解调思想,提出了一种在频域上对TDCS符号进行多数据符号加载的系统。理论上系统能够在一个TDCS符号上传输多个数据符号,能有效地提高频带利用率,并且解调过程运用FFT变换可简化解调结构的复杂度。通过仿真分析,验证了在符号传输功率一定并保证一定误码率性能的条件下,基于OFDM的MIMO-TDCS能够有效提高频谱利用率。     

q×2m的高速FFT处理器设计

对非2次幂长度的海量数据FFT处理器设计,采用补零技术会造成巨大硬件资源的浪费,且影响算法性能.提出了一种适合于硬件实现,可处理数据长度为q×2m的FFT算法(q为非2质数)以及基于此算法的FFT处理器设计方法.提出的操作数地址映射方法充分利用了算法的同址特性,使得在最少的存储空间需求下,达到最大的数据并行性;设计的混合运算单元有效地统一了混合基和q点DFT运算,减少了运算部件的资源占用率,使得多个运算单元的并行成为可能.仿真结果表明,计算16位20480点DFT运算需要7181个时钟周期,系统频率达到了105 MHz.不仅有效地扩展了FFT处理器的数据处理范围,同时满足SAR等实时系统对处理速度的要求.     

基于相干累积的跳频扩频信号的捕获方法

为解决高动态低信噪比环境下信号捕获质量差、通信性能弱的问题,提出了一种基于相干累积的跳频扩频信号的捕获算法.该算法首先对中频信号的2倍重采样信号做快速傅里叶变换(FFT);然后与PN码的FFT的共轭相乘,再做快速傅里叶逆变换(IFFT)完成一次相关,最后对多路相关的结果按照行存列取的方式做FFT,进行相干累积,并通过峰均比来判断是否捕获成功.相较于时域相关运算,频域相关运算在码相位上,只需经过2次FFT与1次IFFT运算,算法复杂度低.由于高斯白噪声的特性,相干累积能实现对信号能量的累积,而不累积噪声能量,可实现对微弱信号的捕获.实验结果表明,该算法在信噪比为-21 dB的情况下,可实现对6000 m/s高动态下3.8 GHz频段附近的信号的捕获,具有较高运算效率和灵敏度.     

分布式MIMO抗时延算法

在分布式的多输入多输出(MIMO)系统中,由于天线分开配置,并不能保证所有天线的信号同时到达目的节点,这样对于采用空时分组码STBC编码的系统来说,系统的正交性不能保证,严重影响了系统的性能。设计了一种对抗天线之间相对时延的算法,该算法通过对数据进行IFFT/FFT处理和加循环前缀的处理,使得系统具有了一定的对抗天线间相对时延的能力。仿真表明:在时延小于循环前缀长度的条件下,STBC可以正确译码,性能与理想同步情况下几乎一致。     

基于MODIS数据的白天多层云检测算法

分析了一种利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据进行白天多层云检测算法。首先利用IMAPP软件包中的云检测算法对像元区域进行云检测,然后采用红外三通道(8.5μm、11μm和12μm)技术进行云相态判识,区分出单层水云和单层冰云,最后利用2.1μm反射率和11μm亮度温度双通道散点图,计算出多层云像元在2.1μm和11μm两个通道上的取值范围,从而识别多层云系。利用该算法对热带风暴云系进行了多层云检测试验,试验结果显示算法可简单有效地识别典型的多层云系。     

q×2m的高速FFT处理器设计

对非2次幂长度的海量数据FFT处理器设计,采用补零技术会造成巨大硬件资源的浪费,且影响算法性能．提出了一种适合于硬件实现,可处理数据长度为q×2“的FFT算法（q为非2质数）以及基于此算法的FFT处理器设计方法．提出的操作数地址映射方法充分利用了算法的同址特性,使得在最少的存储空间需求下,达到最大的数据并行性;设计的混合运算单元有效地统一了混合基和q点DFT运算,减少了运算部件的资源占用率,使得多个运算单元的并行成为可能．仿真结果表明,计算16位20480点DFT运算需要7181个时钟周期,系统频率达到了105MHz．不仅有效地扩展了FFT处理器的数据处理范围,同时满足SAR等实时系统对处理速度的要求．     

高效可配置FFT处理器的VLSI设计及其应用

针对正交频分复用通信系统中的快速傅里叶变换(FFT)处理器的硬件实现,提出一种高效可配置的VLSI结构. 在基于存储器的FFT架构基础上,采用一种双路并行处理的数据通路和一种有效的控制方案,节省了硬件面积并提高了系统运算的效率. 此外,对FFT的蝶形运算单元进行了优化,使其能处理多种运算模式.基于该结构的FFT处理器已应用于DVB-T/H系统中,并在SMIC 0.18 μm工艺下进行了逻辑综合、Layout以及功耗分析,等效逻辑门数为56 k,在20 MHz工作频率下功耗约为33.5 mW.与FFT结构相比,该结构有效地减少了硬件面积和功耗.     

混合CORDIC在分裂基FFT中的应用

提出了一个基于CORDIC的分裂基FFT/IFFT处理器来计算2048/4096/8192点DFT。蝶形处理器的算术单元和旋转因子产生器采用CORDIC算法实现,所有的控制信号在片内产生。相比于存储旋转因子所需的ROM,CORDIC旋转因子所用ROM尺寸更小。与传统的FFT实现相比功耗减少了25%。     

基于软件无线电的并行多输入多输出均衡技术

针对3GPP-LTE协议中多输入多输出(MIMO)均衡算法的高复杂度和高吞吐率问题,提出了一种面向软件无线电的并行MIMO均衡处理器,该处理器采用单指令流多数据流(SIMD)和超长指令字(VLIW)技术同时开发子载波间MIMO均衡和子载波内矩阵运算的并行性,并且每一个SIMD功能单元能够支持16 bit定点和20 bit伪浮点复数向量运算和矩阵运算,满足不同天线配置的MIMO均衡算法对处理精度、延迟和功耗的要求。实验结果表明,MIMO均衡处理器的4×4矩阵逆运算吞吐率达到了95 MInversion/s,满足3GPP-LTE协议的要求,并且其灵活可编程性和可配置性能够支持不同的均衡算法。     

改进的多路基-24 FFT处理器设计

给出一种改进的基-24频域抽取FFT算法,基于该算法和SDF结构,提出改进的多路基-24 FFT处理器结构,通过复用常复系数乘法器,减少硬件消耗并维持吞吐率不变。基于改进结构设计2路256点FFT处理器,在SMIC 0.13 μm工艺下综合、布局和布线后的版图核心面积为1.12 mm2,最高工作频率为100 MHz。     

改进的混合多输入多输出系统收发方案

为在频谱利用率和可靠性之间取得折中,提出一种高效低复杂度的发射接收方案,将空间复用和空间分集相结合,形成一个STBC-VBLAST混合编码的多输入多输出系统。利用线性疏散码的结构特点,在发射端以等效的垂直分层空时码子层发送信号,接收端使用基于排序的QR分解的连续干扰抵消的算法进行译码,同样可以获得较好的复用和分集增益。仿真结果表明,该方案的误码率性能优于其他检测方案,可降低计算复杂度。     

改进微遗传算法在多用户检测技术中的研究

微遗传算法是一种基于小种群进化的遗传算法,它的应用较大地降低了运算复杂度。从对微遗传算法种群中个体数目的讨论入手,改进了微遗传算法,并将其与多用户检测技术结合,提出了一种新的基于微遗传算法的改进型多用户检测器,进行了理论依据和仿真性能分析。仿真结果表明：该检测器在性能上接近最佳多用户检测器,计算复杂度较低。     

基于特征值分布的自适应MIMO接收方法

多输入多输出(MIMO)系统性能优劣依赖于信道的相关特性,空分复用技术适用于低相关信道,而波束形成技术适用于高相关信道。依据上述信道相关特性,提出一种基于信道特征值分布的自适应MIMO接收方法。该方法以均匀圆形天线阵列结构为基础,能够根据信道相关情况动态选择接收方式:当角度扩展较大时,选用传统MIMO接收方式(称为天线MIMO方式);当角度扩展较小、多径独立时,选用基于智能天线的多波束接收方式(称为波束MIMO方式)。分析角度扩展、多径对信道特征值分布的影响,并给出自适应MIMO接收切换的条件。仿真结果表明,该方法能够适应复杂的无线环境,误码率较低,性能更加稳定可靠。     

基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法

对强多址干扰情况下码分多址系统的盲多用户检测算法进行研究,针对多径信道的码分多址系统,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的盲多用户检测算法。该算法可在进行状态滤波的同时对未知噪声的统计特性进行在线估计,确保算法收敛于期望用户,提高检测器在动态环境下的跟踪性能。仿真结果表明,与最小均方算法及递推最小二乘算法相比,该算法具有更好的收敛性和动态性能。     

基于最小均方误差的串扰消除多用户检测算法

在存在强多址干扰的直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)系统中对传统串行干扰消除检测器的优点及缺陷进行分析,提出一种基于最小均方误差的串行干扰消除多用户检测算法。该算法能够对时变信道环境进行有效跟踪,避免判决误差扩散。仿真结果表明,在加性高斯白噪声环境中一个同步DS-CDMA系统中对于信号功率弱的用户,该算法相比传统串行干扰消除算法及迫零算法的检测性能有较大的改善,在消除原有检测算法检测精度不稳定的同时能提高算法的误码性能。     

MIMO系统中的最优中继选择方案

研究多输入多输出中继系统中基于放大转发协议的最优中继选择方案,推导出中断概率和平均信道容量的闭式表达式,并对不同中继节点数时的中断概率和平均信道容量进行仿真。结果表明,该方案可以有效降低系统中断概率,且随着中继节点数的增多,系统平均信道容量优于直接传输方案。     

减少无线自组网簇间通信冲突的MAC协议

多个无人飞行器编队在执行协同任务时,不但要保证编队间指挥和协同数据的优先传输,还要保证编队内的高速通信。为此,提出一种可减少无线自组网簇间通信冲突的MAC协议。该协议设计优先保证编队间关键数据传输的混合接入机制,编队间的通信均须经过簇首,簇首采用载波侦听多路存取接入方式。编队内可以直接通信,采用时分复用接入方式。对簇首节点分配2个相邻的子时隙,在簇间通信时发送相同的数据。双时隙的使用可以保证当某个簇向其他簇发送数据时,其他簇首的内部通信数据只影响第1个时隙发送的数据,而载波侦听则能使第2个时隙发送的数据不会与其他簇首产生内部通信冲突。仿真结果表明,该协议能有效减小簇内通信对簇间通信产生的干扰。提高通信成功率。     

一种新的竞争与分配相结合的MAC协议

针对IEEE 802.11在高竞争下吞吐量低,以及TDMA协议在低负载下吞吐量低的问题,提出了一种新的TDMA MAC协议：Q-TDMA。结合TDMA协议可以保证节点在每个周期内有一个发送机会,而同步CSMA/CA机制可以解决隐藏终端和暴露终端的问题,Q-TDMA协议要求节点根据本身的队列长度来竞争复用时隙。仿真实验结果表明,Q-TDMA提高了网络吞吐量,降低了端到端的延迟。