基于Xilinx FPGA的數(shù)字頻域干擾抵消器

　　三、算法設(shè)計(jì)

　　頻域干擾抵消（AIC，Adaptive InteRFerence Cancellation）模塊利用了頻域?qū)崿F(xiàn)的LMS算法。該算法通過(guò)1/2重疊保留法的快速傅立葉變換FFT（Fast Fourier Transforms），在頻域以直接相乘的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)快速相關(guān)和快速卷積。算法基本框圖如圖3，其中A點(diǎn)為被干擾的信號(hào)，B為反饋鏈路的信號(hào)，C點(diǎn)為干擾被抵消后的輸出。主要包括以下循環(huán)執(zhí)行的操作流程，其中表示第個(gè)數(shù)據(jù)塊：

　?。?）對(duì)自適應(yīng)濾波器的個(gè)頻域抽頭系數(shù)作初始化設(shè)置；

　?。?）將濾波器的時(shí)域連續(xù)輸入信號(hào)每個(gè)組成一個(gè)塊，然后級(jí)聯(lián)兩個(gè)數(shù)據(jù)塊做點(diǎn)離散快速傅立葉變換，使其轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，并將此信號(hào)用作自適應(yīng)濾波器的輸入；其中是該濾波器抽頭個(gè)數(shù)的2倍，即；

　?。?）將通過(guò)濾波器得到輸出信號(hào)，然后進(jìn)行快速傅立葉逆變換IFFT（inverse fast fourier transforms）處理，使其轉(zhuǎn)換為時(shí)域信號(hào)，作為干擾的估計(jì)值；

　?。?）計(jì)算被干擾信號(hào)和的差值，即為干擾抵消后的信號(hào)；再產(chǎn)生該期望信號(hào)的頻域值為下一次濾波器抽頭系數(shù)迭代所使用；

　　（5）利用頻域信號(hào)進(jìn)行最小均方誤差LMS計(jì)算，即根據(jù)和對(duì)進(jìn)行更新，并將此更新值返回到步驟（2）中使用。跳轉(zhuǎn)到步驟（2）進(jìn)行反復(fù)迭代，直至干擾被抵消。

　　與傳統(tǒng)的時(shí)域LMS算法相比，利用頻域LMS算法可以降低計(jì)算復(fù)雜度。假設(shè)輸入為實(shí)信號(hào)，濾波器抽頭個(gè)數(shù)為?？梢缘玫?，頻域LMS和時(shí)域LMS的計(jì)算復(fù)雜度之比為。實(shí)際中，干擾在空中傳輸?shù)臅r(shí)延（即圖4-9中E到B點(diǎn)的傳輸時(shí)延）會(huì)比反饋信號(hào)的時(shí)延（即圖4-9中E到H點(diǎn)的傳輸時(shí)延）大得多，這時(shí)需要較大的抽頭個(gè)數(shù)才能抵消干擾。假設(shè)，則頻域LMS算法可以比時(shí)域LMS算法的速度提高大約16倍。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在本文檔中取，利用頻域LMS算法，在計(jì)算量角度大約可以比時(shí)域LMS算法快1.5倍。

　　四、WCDMA同步算法簡(jiǎn)介

　　對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)，要進(jìn)行正常的運(yùn)作都必須首先保證系統(tǒng)的同步。WCDMA的小區(qū)搜索分為三個(gè)階段，即主同步、輔同步和導(dǎo)頻搜索三個(gè)階段。主同步利用PSC碼對(duì)接收到的主同步信道數(shù)據(jù)（PSCH）做相關(guān)，根據(jù)相關(guān)峰值的位置確定時(shí)隙頭。在主同步完成之后，輔同步階段可以確定幀頭位置和當(dāng)前小區(qū)使用的擾碼組號(hào)。方法是用輔同步碼（SSC）去做相關(guān)。最后一個(gè)階段是導(dǎo)頻搜索，利用已經(jīng)得到的擾碼組號(hào)和幀頭信息，遍歷一個(gè)主擾碼組所有的8個(gè)可能主擾碼，分別和導(dǎo)頻信道（CPICH）做相關(guān)。根據(jù)最大的相關(guān)值最終確定擾碼號(hào)。可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)WCDMA的三步同步，就可以得到當(dāng)前小區(qū)的主擾碼號(hào)和幀同步信息。三步同步的流程圖如圖4所示。

　　由于同步模塊收到的信號(hào)為4采樣的，而同步模塊內(nèi)部的搜索過(guò)程只需利用單采樣的數(shù)據(jù)，因此先要對(duì)過(guò)采樣的信號(hào)進(jìn)行下采樣。另外，為了對(duì)發(fā)送信號(hào)源進(jìn)行匹配，將接收到的信號(hào)首先經(jīng)過(guò)根號(hào)升余弦匹配濾波器，然后再下采樣到碼片速率，如B點(diǎn)所示。