寬帶MIMO-SCFDE通信系統(tǒng)的信號檢測算法與實現(xiàn).pdf

1、隨著國內(nèi)無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速加快，各行各業(yè)對無人機的需求大大提高。在整個無人機系統(tǒng)中，通信數(shù)據(jù)鏈擔負著地面站與無人機之間快速、可靠傳輸信息的任務。國內(nèi)大部分的應用都采用單天線系統(tǒng)，部分為SIMO(Single-Input Multiple-Output)的智能天線系統(tǒng)，然而在有限功耗和成本下，隨著通信距離不斷增大、通信帶寬不斷提高、通信環(huán)境越發(fā)復雜的發(fā)展趨勢下，數(shù)據(jù)鏈成為制約無人機發(fā)展的關鍵要素。所以本文針對無人機通信數(shù)據(jù)鏈的專項研究，給

2、出具體的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)有著重要的意義。
　　本文首先分析當前國內(nèi)無人機產(chǎn)業(yè)技術體系存在的問題，進而給出一種新的硬件構(gòu)架思路。在對單載波頻域均衡系統(tǒng)（Single Carrier Frequency Domain Equalization Systems）和多輸入多輸出技術（Multiple-Input Multiple-Output）深入分析的基礎上，著重研究MIMO-SCFDE系統(tǒng)的信號檢測算法與FPGA(Field-Progra

3、mmable Gate Array)實現(xiàn)，并且根據(jù)硬件實現(xiàn)復雜度以及性能要求，最終采用空時塊編碼（Space-Time Block Coding）技術與單載波頻域均衡(SCFDE，Single Carder Frequency Domain Equalization)相結(jié)合的通信體系。
　　接下來重點介紹幀同步檢測算法。在分析傳統(tǒng)算法的基礎上，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)算法精度過低、硬件實現(xiàn)復雜度過高。為解決該問題，本文提出一種改進的幀同步檢測算法

4、，首先我們在理論分析和數(shù)學推導的基礎上，給出matlab仿真模型與結(jié)果，得到該算法能夠在多徑延遲大、信噪比低的條件下獲得更好的同步性能。隨后借助matlab對定點算法進行仿真測試，給出相應的FPGA實現(xiàn)，包括插值濾波模塊、抽取模塊、幀到達檢測模塊、時間粗同步模塊、時間細同步模塊。
　　接下來重點研究MIMO與SCFDE相結(jié)合的信號檢測算法。首先闡述了STBC的編解碼原理以及如何利用訓練序列對信道參數(shù)進行估計，為將MIMO技術與SC

5、FDE技術更有效的結(jié)合在一起，利用塊調(diào)制方式和離散傅里葉變換性質(zhì)，將STBC解碼放在頻域上完成，省掉了信道估計后的快速傅里葉逆變換(IFFT)，同時能直接對STBC解碼后的頻域信號進行信道均衡。然后建立matlab仿真模型，給出仿真結(jié)果，并分析驗證算法的合理性。最后根據(jù)算法的流程，設計FPGA硬件結(jié)構(gòu)，包括移除循環(huán)前綴的cp_remove模塊、估計信道頻域響應的channel_est模塊、STBC解碼的mimo_stbc_2ant模塊、