用戶k的第
個信號在接收機(jī)后端的信號干擾比（SIR）寫為：
代表接收到的用戶k的第個符號的功率,
是噪聲譜密度。
傳統(tǒng)匹配濾波器接收機(jī)中的濾波器系數(shù)
。而能夠滿足每一個符號最大信號干擾比（SIR）的多用戶接收機(jī)濾波器系數(shù)在參考文獻(xiàn)[1]中推導(dǎo)出為：
式中Z是對用戶k的第個符號帶來干擾的信號之間的協(xié)方差矩陣
其中I為單位陣。
用戶k的第個符號在變速率多用戶接收機(jī)的SIR為：
而理想的反向鏈路功率控制算法可以調(diào)整用戶發(fā)射功率使得對于所有的符號,接收機(jī)端的SIR大于或等于標(biāo)準(zhǔn)的SIR
2 變速率軟件無線電多用戶接收機(jī)
由文獻(xiàn)[2]可得,任何線性多用戶接收機(jī)都可以根據(jù)不同的多用戶檢測方式固定地選用匹配濾波器結(jié)構(gòu),只需要變換不同的濾波器系數(shù)。
·在標(biāo)準(zhǔn)的匹配濾波器接收機(jī)中,接收機(jī)濾波器系數(shù)為：
·而我們這里討論的變速率、多用戶接收機(jī),其濾波器系數(shù)為：
我們在采用軟件無線電方法實現(xiàn)上述兩種接收機(jī)時,首先建立一個標(biāo)準(zhǔn)的匹配濾波器結(jié)構(gòu),然后根據(jù)不同的接收機(jī)形式采用不同的濾波器系數(shù)。圖1是一個經(jīng)典的線性多用戶接收機(jī)軟件無線電實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖。
按照所實現(xiàn)的功能復(fù)雜度以及對處理速度的要求,我們在實現(xiàn)軟件無線電接收機(jī)的時候采用了兩種核心技術(shù),FPGA和DSP技術(shù)。本文所討論的軟件無線電多用戶變速率接收機(jī)具有可重復(fù)配置的特點(diǎn)。
下面是我們對每一個模塊所實現(xiàn)功能的描述。
FPGA的硬件處理速度可以實現(xiàn)以下功能：
· 完成由中頻IF至基帶的信號轉(zhuǎn)換;
· 可變系數(shù)的匹配濾波器結(jié)構(gòu);
· 實時的信道估計。
DSP由于處理速度快,控制功能強(qiáng),可以完成以下功能：
· 完成對信息比特流的處理：它包括前向糾錯解碼,解卷積,軟判決,解交織等。
· 系統(tǒng)控制功能：可以根據(jù)不同的QOS標(biāo)準(zhǔn),以及不同的用戶速率,動態(tài)地計算出濾波器系數(shù)。
· 動態(tài)FPGA配置：在計算出濾波器系數(shù)后,對FPGA的配置文件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置,然后將該配置文件加載到FPGA。
· 靜態(tài)估計：包括對各個用戶的功率估計以及更精確的延遲估計等。
MEMORY的存取速度快,價格低,可以作存儲中間數(shù)據(jù)和配置文件的介質(zhì)。
為了保證在FPGA重新配置的過程中,接收機(jī)系統(tǒng)不會中斷正常的工作,我們采用雙FPGA的結(jié)構(gòu)。在一 個FPGA進(jìn)行配置的同時,另一個FPGA仍在正常工作。FPGA之間無縫切換是通過DSP的控制功能模塊來完成的,如圖2所示。
圖3是變速率多用戶接收機(jī)與傳統(tǒng)匹配濾波器系統(tǒng)實現(xiàn)對比示意圖。如圖所示,變速率多用戶接收機(jī)所需要的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的匹配濾波器,所以它的實現(xiàn)復(fù)雜度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的匹配濾波器。但是系統(tǒng)復(fù)雜度的提高也帶來了系統(tǒng)性能的提升,具體的性能比較數(shù)據(jù)見文獻(xiàn)[1]。盡管在接收機(jī)的FPGA中,
實現(xiàn)兩種接收機(jī)的濾波器結(jié)構(gòu)都是相同的,僅僅是濾波器系數(shù)不同而已。但是兩種方案的DSP負(fù)載將大不相同。DSP除了要進(jìn)行矩陣求逆運(yùn)算和比特信息處理,在變速率多用戶接收機(jī)中的DSP還要進(jìn)行更為復(fù)雜的用戶功率估計和更為精確的用戶延遲估計,然后計算出相應(yīng)的濾波器系數(shù)。而且在變速率多用戶接收機(jī)中還要求精確知道每個用戶所采用的擴(kuò)頻序列,擴(kuò)頻序列的產(chǎn)生可以采用相應(yīng)的邏輯電路,也可以采用使用存儲器的方法來存儲每一個用戶的擴(kuò)頻序列。圖1中采用的就是將用戶擴(kuò)頻序列放在MEMORY中的方法。
