基于通用處理器的的LTEPUSCH解調(diào)和解擾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題目: 基于通用處理器的lte-pusch解調(diào)和解擾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 姓 名 高揚(yáng) 學(xué) 院 信息與通信工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 07111 學(xué) 號(hào) 070336 班內(nèi)序號(hào) 25 指導(dǎo)教師 胡春靜 2011年 6 月基于通用處理器的lte-pusch解調(diào)和解擾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，移動(dòng)通信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，2004年底，3gpp啟動(dòng)了lte項(xiàng)目。作為“準(zhǔn)4g技術(shù)”，lte已在人們的不斷研究中發(fā)展和完善，成為3gpp的主流競(jìng)爭(zhēng)力。而lte系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的設(shè)計(jì)也成為lte項(xiàng)目的研究重點(diǎn)，它的實(shí)現(xiàn)與其實(shí)際性能

2、關(guān)系到這項(xiàng)技術(shù)是否能真正應(yīng)用于實(shí)踐。本課題主要研究了lte系統(tǒng)物理上行共享鏈路（pusch）中，解調(diào)和解擾兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與算法實(shí)現(xiàn)，及其實(shí)際性能。鑒于lte-pusch中解調(diào)模塊和解擾模塊都屬于比特級(jí)處理部分，算法較為簡(jiǎn)單，本課題主要研究了軟解調(diào)模塊的簡(jiǎn)化算法及這兩個(gè)模塊的編程實(shí)現(xiàn)，并且在多種配置條件下測(cè)試其功能實(shí)現(xiàn)的正確性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化模塊性能。本論文主要是在通用處理器平臺(tái)上完成解調(diào)和解擾模塊的編程實(shí)現(xiàn)，并在不影響其正確率的情況下優(yōu)化程序，達(dá)到提高模塊性能的目的。本文首先介紹了lte系統(tǒng)的背景和技術(shù)指標(biāo)，以及選題的主要任務(wù)和研究思路。第二部分描述了lte-pusch中相關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)及

3、功能劃分，解調(diào)和解擾模塊在其中的位置及功能，以及在通用處理器平臺(tái)上軟解調(diào)模塊和解擾模塊實(shí)現(xiàn)算法的相關(guān)知識(shí)。第三部分研究了軟解調(diào)模塊和解擾模塊的具體設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第四部分主要分析了模塊的性能，提出了提高模塊性能的可行性方法，并通過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證各優(yōu)化方法對(duì)模塊性能的影響。最后對(duì)研究課題進(jìn)行了總結(jié)及展望。關(guān)鍵詞pusch軟解調(diào)解擾llr優(yōu)化design and implementation for lte-pusch demodulation anddescrambling based on general -purpose processorabstractwith the rapid de

4、velopment of society, as a high-tech industry, the competition in the wireless communication intustries is becoming increasingly fierce.in order to improve the competitiveness of market, in the end of 2004, 3gpp lte project started. as the quasi-4g technology, lte has been always developing and impr

5、oving with peoples continuous researches, and now, lte has become the main section of 3gpp.to lte system, the design of its structure and function has become a more important thing. its implementation relate to the actual performance of this technology in life.in this paper, i mainly studied the dem

6、odulation and descrambling of the lte-pusch, and the design and implementation of this two modules. in view of that the algorithm of lte-pusch demodulation and descrambling modules is simple, they are bit-processing section, the main topic of this paper is about a simplified method of soft-demodulat

7、ion module and the implementation of these two modules, and also tested the correctness of its function in a variety of configurations conditions, on this basis, to optimize these modules performance.this reserch is on the general purpose processor platform, to complete the design and implementation

8、 of demodulation and descrambling module programming, and search the optimization of the procedures in the case of not affect their accuracy to achieve the purpose of improving the module performance. this paper introduces the lte system, its background and technical features, as well as the main ta

9、sk of topic and research ideas.the second part describes the lte-pusch in the relevant division of the structure and function modules, the location and function of demodulation and descrambling parts in lte-pusch channel, then introduces the general-purpose processor platform and in this platform th

10、e implementation about the soft-demodulation algorithm and the descrambling parts.the third part is about the specific design ideas and implementation process of the soft demodulation and the descrambling modules.part iv analyzes the performance of this two parts, proposes some feasible methods to i

11、mprove the performance of program, then tests the performance of the optimizations.finally, the article gives a conclusion and prospect.key words pusch soft-demod descramble llr optimize目錄第一章引言11.1 選題的背景11.1.1 lte項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介11.1.2 lte系統(tǒng)主要技術(shù)特征21.1.3 lte技術(shù)發(fā)展情況概述31.2 選題主要任務(wù)及研究思路5第二章研究?jī)?nèi)容綜述62.1 pusch相關(guān)知識(shí)62.1.

12、1 pusch介紹62.1.2 pusch相關(guān)模塊結(jié)構(gòu)及功能劃分62.2 通用處理器相關(guān)概述72.3 課題的主要內(nèi)容82.3.1 軟解調(diào)模塊82.3.1.1 軟判決與硬判決82.3.1.2 log-map llr算法82.3.2 解比特加擾模塊92.3.2.1 加解擾的意義92.3.2.2 擾碼的產(chǎn)生92.3.2.3 解擾的原理10第三章模塊設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn)113.1 軟解調(diào)模塊設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)113.1.1 軟解調(diào)模塊具體設(shè)計(jì)思路及過(guò)程113.1.2 函數(shù)輸入輸出133.1.3 函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)流程143.1.3.1 qpsk軟解調(diào)過(guò)程143.1.3.2 16qam軟解調(diào)過(guò)程143.1.3.3 64

13、qam軟解調(diào)過(guò)程143.2 解比特加擾模塊設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)153.2.1 解比特加擾模塊具體設(shè)計(jì)思路及過(guò)程153.2.2 函數(shù)輸入輸出163.2.3 函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)193.2.3.1 擾碼生成函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)193.2.3.2 解擾判斷函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)19第四章功能測(cè)試及性能優(yōu)化204.1 功能測(cè)試204.1.1 測(cè)試基本方法204.1.2 解調(diào)模塊功能測(cè)試204.1.3 解擾模塊功能測(cè)試214.2 優(yōu)化的相關(guān)知識(shí)234.2.1 simd編程及sse指令集概述234.2.2 優(yōu)化常用工具vtune244.2.3 優(yōu)化的意義和一般方法264.3 具體性能分析及優(yōu)化264.3.1 軟解調(diào)模塊程序優(yōu)化264.3

14、.1.1 基本sse指令語(yǔ)句優(yōu)化264.3.1.2 max-log-map算法274.3.1.3 qpsk的飽和處理294.3.1.4 16qam的sse指令調(diào)序304.3.1.5 makefile自帶優(yōu)化指令334.3.1.6 軟解調(diào)各階段優(yōu)化效率比較334.3.2 解擾模塊程序優(yōu)化354.3.2.1 基本sse指令優(yōu)化354.3.2.2 擾碼函數(shù)異或指令優(yōu)化364.3.2.3 解擾判斷sse指令優(yōu)化374.3.2.4 合并循環(huán)的sse指令優(yōu)化384.3.2.5 make file內(nèi)自帶優(yōu)化-o2394.3.2.6解比特加擾各階段優(yōu)化效率比較39第五章總結(jié)及展望415.1 工作總結(jié)及心得體會(huì)

15、415.1.1 工作總結(jié)415.1.2 心得體會(huì)415.2 后續(xù)研究展望42第一章 引言 1.1 選題的背景1.1.1 lte項(xiàng)目背景簡(jiǎn)介社會(huì)在發(fā)展，人類(lèi)在進(jìn)步。作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，通信行業(yè)的發(fā)展速度一直令人不能小覷。隨著移動(dòng)通信的蓬勃發(fā)展, 全球無(wú)線通信呈現(xiàn)出移動(dòng)化、寬帶化和ip 化的趨勢(shì), 移動(dòng)通信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。正當(dāng)全球微波接入互操作（wimax）技術(shù)以令人驚訝的速度迅猛崛起之時(shí)，為了和wimax ,wi2fi 等新興的無(wú)線寬帶技術(shù)競(jìng)爭(zhēng), 提高3g 在新興寬帶無(wú)線接入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)擺脫qualcom的cdma約束，在2004年12月召開(kāi)的3gpp ran第26次全會(huì)上，3gpp正

16、式通過(guò)了utran技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)（long term evolution，lte）的研究立項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)3g技術(shù)向b3g和4g的平滑過(guò)渡。這項(xiàng)受人矚目的技術(shù)和第3代合作伙伴2（3gpp2）的超移動(dòng)帶寬技術(shù)被統(tǒng)稱(chēng)為“演進(jìn)型3g”（e3g）。但只要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)稍加了解就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這種以正交頻分復(fù)用（ofdm）為核心，并且是在原有的3g 框架內(nèi)進(jìn)行的技術(shù)，與其說(shuō)是3g技術(shù)的“演進(jìn)”，不如說(shuō)是革命1。它和umb，wimax，電氣和電子工程學(xué)會(huì)的802.20移動(dòng)帶寬頻分雙工/移動(dòng)帶寬時(shí)分雙工等技術(shù)，由于已經(jīng)具有某些第4代通信技術(shù)的特征，甚至可以看作“準(zhǔn)4g”技術(shù)。超過(guò)現(xiàn)有的有線接入技術(shù)的性能，并且實(shí)現(xiàn)降低成本的

17、目標(biāo)。3gpp啟動(dòng)lte項(xiàng)目的表面原因是應(yīng)對(duì)wimax標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但其深層次原因是移動(dòng)通信與寬帶無(wú)線接入（bwa）技術(shù)的結(jié)合。傳統(tǒng)通信產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)的it產(chǎn)業(yè)不約而同地認(rèn)識(shí)到無(wú)處不在的移動(dòng)因特網(wǎng)市場(chǎng)的重要性，通過(guò)mobile internet平臺(tái)，運(yùn)營(yíng)商可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)滿足用戶(hù)對(duì)寬帶ip多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。由于寬帶無(wú)線接入和寬帶移動(dòng)通信從不同方向向同一市場(chǎng)滲透，使兩種技術(shù)的界線變得越來(lái)越模糊，呈現(xiàn)融合的趨勢(shì)。為了使3gpp標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)其他無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)保持長(zhǎng)期的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為了滿足新型企業(yè)業(yè)務(wù)需求，第三代合作伙伴計(jì)劃（3gpp) 在2004年年底開(kāi)始不遺余力地投入了lte技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。為了能

18、和可以支持20mhz帶寬的wimax技術(shù)相抗衡，lte也必須將最大的系統(tǒng)帶寬從5mhz擴(kuò)展到20mhz。為此，3gpp不得不放棄長(zhǎng)期采用的碼分多址（cdma）技術(shù)（cdma技術(shù)實(shí)現(xiàn)5mhz以上大帶寬時(shí)復(fù)雜度過(guò)高），選用新的核心傳輸技術(shù)，即ofdm/fdma技術(shù)。在無(wú)線接入網(wǎng)（ran）結(jié)構(gòu)層面，為了降低用戶(hù)面延遲，lte取消了重要的網(wǎng)元（rnc）。在整體系統(tǒng)架構(gòu)方面，和lte相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)框架演進(jìn)項(xiàng)目則推出了嶄新的演進(jìn)型分組系統(tǒng)架構(gòu)。以lte/sae項(xiàng)目則推出了嶄新的演進(jìn)型分組系統(tǒng)架構(gòu)。以lte/sae為標(biāo)志的這次革命使系統(tǒng)不可避免地喪失了大部分和3g系統(tǒng)的后向兼容性。也就是說(shuō)，lte系統(tǒng)雖然可以

19、部署于3g的現(xiàn)有頻譜，但從網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都要做大規(guī)模的更新?lián)Q代。因此很多公司實(shí)際上將lte干脆看作b3g技術(shù)范疇。lte(long term evolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3g的演進(jìn)，lte并非人們普遍誤解的4g技術(shù)，而是3g與4g技術(shù)之間的一個(gè)過(guò)渡，是3.9g的全球標(biāo)準(zhǔn),它改進(jìn)并增強(qiáng)了3g的空中接入技術(shù)，采用ofdm和mimo作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在20mhz頻譜帶寬下能夠提供下行100mbit/s與上行50mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶(hù)的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。1.1.2 lte系統(tǒng)主要技術(shù)特征3gpp對(duì)lte項(xiàng)目的工作大體分為兩個(gè)時(shí)間段：2005年3月

20、到2006年6月為si(studyitem)階段，完成可行性研究報(bào)告；2006年6月到2007年6月為wi(workitem)階段，完成核心技術(shù)的規(guī)范工作。在2007年中期完成lte相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定(3gppr7)，在2008年或2009年推出商用產(chǎn)品。人類(lèi)的每一步前進(jìn)都會(huì)有阻力和動(dòng)力，就lte目前的進(jìn)展來(lái)看，lte研究階段（si）延遲了3個(gè)月，于2006年9月完成；而工作階段（wi）也延遲了一年半，到2008年底才基本完成。但經(jīng)過(guò)3gpp組織的努力，lte系統(tǒng)取得的成績(jī)也是令人矚目而可喜的。lte采用由nodeb構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)和減小延遲，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延，低復(fù)雜度和低成本的要

21、求。與傳統(tǒng)的3gpp接入網(wǎng)相比，lte減少了rnc節(jié)點(diǎn)。名義上lte是對(duì)3g的演進(jìn)，但事實(shí)上它對(duì)3gpp的整個(gè)體系架構(gòu)作了革命性的變革，逐步趨近于典型的ip寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3gpp初步確定lte的架構(gòu)也叫演進(jìn)型utran結(jié)構(gòu)(e-utran)。接入網(wǎng)主要由演進(jìn)型nodeb(enb)和接入網(wǎng)關(guān)(agw)兩部分構(gòu)成。agw是一個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)，若將其視為核心網(wǎng)的一部分，則接入網(wǎng)主要由enb一層構(gòu)成。enb不僅具有原來(lái)nodeb的功能外，還能完成原來(lái)rnc的大部分功能，包括物理層、mac層、rrc、調(diào)度、接入控制、承載控制、接入移動(dòng)性管理和inter-cellrrm等。node b和node b之間將采用網(wǎng)格

22、(mesh)方式直接互連，這也是對(duì)原有utran結(jié)構(gòu)的重大修改。lte的應(yīng)運(yùn)而生要求它必須成為一個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的b3g寬帶無(wú)線業(yè)務(wù)提供手段。因此，lte系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮如下幾個(gè)總體目標(biāo)2：（1）降低每比特成本；（2）擴(kuò)展業(yè)務(wù)的提供能力，以更低的成本、更佳的用戶(hù)體驗(yàn)提供更多的服務(wù)；（3）靈活使用現(xiàn)有的和新的頻段；（4）簡(jiǎn)化架構(gòu)，開(kāi)放接口；（5）合理的終端功耗。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)高數(shù)據(jù)率、低延遲、為分組業(yè)務(wù)優(yōu)化的系統(tǒng)，需要完成以下工作：（1）在空中接口物理層方面，支持靈活的傳輸帶寬，引入新的傳輸技術(shù)和先進(jìn)的多天線技術(shù)；（2）在空中接口層2/層3方面，對(duì)信令設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化；（3）在ran架構(gòu)方面，確定優(yōu)

23、化的ran架構(gòu)和ran網(wǎng)元之間的功能劃分；（4）優(yōu)化rf設(shè)計(jì)。在tr25.913中，定義了對(duì)lte系統(tǒng)的需求指標(biāo)，主要幾點(diǎn)如下：（1）峰值數(shù)據(jù)速率：峰值數(shù)據(jù)率20mhz系統(tǒng)帶寬下，下行瞬間峰值速率100mbit/s（頻譜效率5bit/hz），上行瞬間峰值速率50mbit/s（頻譜效率2.5bit/hz）；（2）頻譜效率：在真實(shí)負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)中，下行頻譜效率為r6 hsdpa的34倍；上行頻譜效率為r6 hsupa的23倍；（3）控制面延遲：從駐留狀態(tài)轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)的時(shí)延小于100ms；（4）控制面容量：每個(gè)小區(qū)在5mhz帶寬下最少支持200個(gè)有效用戶(hù)；（5）用戶(hù)面延遲：零負(fù)載（單用戶(hù)、單數(shù)據(jù)流）、

24、小ip分組條件下單向時(shí)延小于5ms；（6）用戶(hù)吞吐量：下行每兆赫茲平均用戶(hù)吞吐量為r6 hsdpa的34倍；上行每兆赫茲平均用戶(hù)吞吐量為r6 hsupa的23倍；（7）移動(dòng)性：為015km/h低速移動(dòng)優(yōu)化，15120km/h高速移動(dòng)下實(shí)現(xiàn)高性能，在120350km/h（在某些頻段甚至應(yīng)支持500km/h）下能夠保持蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性；（8）覆蓋：吞吐率、頻譜效率和移動(dòng)性指標(biāo)在半徑5km以下的小區(qū)中應(yīng)全面滿足，在半徑30km的小區(qū)中性能可有小幅下降，不應(yīng)排除半徑達(dá)到100km的小區(qū)；（9）頻譜靈活性：支持不同大小的頻譜尺寸，從1.420mhz；支持成對(duì)和非成對(duì)頻譜中的部署；支持基于資源整合（res

25、ource aggregation）的內(nèi)容提供，包括一個(gè)頻段內(nèi)部、不同頻段之間、上下行之間、相鄰和不相鄰頻帶之間的整合。由于lte重新定義了空中接口和核心網(wǎng)絡(luò)，摒棄了cdma技術(shù)而采用ofdm技術(shù)，只支持分組域，使得lte與已有3gpp各版本標(biāo)準(zhǔn)不兼容，現(xiàn)有3g網(wǎng)絡(luò)很難平滑演進(jìn)到lte，如果要部署lte需要大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，部署成本比較高。從歷史規(guī)律來(lái)看，從標(biāo)準(zhǔn)成熟到規(guī)模商用，一般要34年時(shí)間，2009年3月lte標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)并批準(zhǔn)，因此可以預(yù)計(jì)在2012-2013年以后lte才具備規(guī)模商用的條件。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，目前l(fā)te網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備和終端尚未成熟，特別是終端方面可能成為lte發(fā)展的瓶頸，支持

26、lte，wcdma雙模的終端預(yù)計(jì)在2012年才能推出?？紤]到運(yùn)營(yíng)商投資和回報(bào)的平衡，無(wú)線接入網(wǎng)將會(huì)是eutran和geran/utran并存的場(chǎng)景，geran/utran仍然保持二級(jí)架構(gòu)，eutran采用扁平化架構(gòu)，隨著多?；镜耐瞥?，lte的enodeb可以和nodeb，bts采用共站址的方式。1.1.3 lte技術(shù)發(fā)展情況概述目前，移動(dòng)無(wú)線技術(shù)的演進(jìn)路徑主要有三條：一是wcdma和td-scdma，均從hsdpa演進(jìn)至hsdpa+，進(jìn)而到lte；二是cdma2000沿著ev-do rev.0/rev.a/rev.b，最終到umb（motorola最近提出的新方案是，cdma2000也通過(guò)一

27、定方式演進(jìn)到lte，3gpp2也基本放棄了umb的計(jì)劃）；三是802.16m的wimax路線。這其中l(wèi)te擁有最多的支持者，wimax次之。lte是由愛(ài)立信、諾基亞西門(mén)子、華為等世界主要電信設(shè)備生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)的技術(shù)，cdma陣營(yíng)的阿爾卡特朗訊和北電網(wǎng)絡(luò)也有投入。cdma近年來(lái)日漸失勢(shì)，阿爾卡特朗訊就曾沖減了大筆與cdma技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的資產(chǎn)，并和日本nec建立研發(fā)lte的合資公司。而美國(guó)高通公司由于在3g時(shí)代占據(jù)了技術(shù)的核心專(zhuān)利，lte陣營(yíng)處心積慮搞ofdm繞開(kāi)高通主要技術(shù)，可以肯定高通的地位會(huì)比3g時(shí)代有所削弱；同時(shí)，盡管高通的umb技術(shù)乏有問(wèn)津，但該公司也在lte領(lǐng)域不肯放松，高通在該領(lǐng)域仍保持

28、收益。lte項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)制定工作進(jìn)展很快。尤其是最近幾年，3gpp加快了lte的標(biāo)準(zhǔn)化工作。一方面是由于無(wú)線新技術(shù)的逐步完善已基本可以實(shí)用化，更主要的是由于現(xiàn)有的包括3g在內(nèi)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸不能滿足用戶(hù)的需求。3gpp于2009年3月發(fā)布了lte r8（release8）版本的fdd-lte和tdd-lte標(biāo)準(zhǔn)，r8版本為lte標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)版本，原則上已完成了lte標(biāo)準(zhǔn)草案，lte進(jìn)入實(shí)質(zhì)研發(fā)階段；于2010年3月發(fā)布第二版（release 9），r9版本為lte的增強(qiáng)版本，主要增加了支持多流beamforming、embms、son、home enb等新功能。在核心網(wǎng)側(cè)，2009年

29、底已具備滿足商用網(wǎng)絡(luò)基本要求的核心網(wǎng)設(shè)備，并在第一個(gè) fdd-lte 商用網(wǎng)絡(luò)中成功應(yīng)用3。2009 年底，teliasonera在斯德哥爾摩、奧斯陸中心城區(qū)部署了lte網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)成為第一個(gè)商用的lte網(wǎng)絡(luò)。目前，全球多家主要電信運(yùn)營(yíng)商公布了自己的lte 部署計(jì)劃，包括英國(guó)沃達(dá)豐、日本ntt docomo、美國(guó)at&t和verizon， telstra，teliasonera等都明確表示將支持lte， 并且verizon 已經(jīng)加速了lte 計(jì)劃表，使得時(shí)間從原定的2010 年提前至2009 年。作為日本最大的運(yùn)營(yíng)商nttdocomo 也加緊“super 3g”網(wǎng)絡(luò)商用部署推進(jìn)lte 進(jìn)程，并

30、公布了3g 過(guò)渡到lte 的路線圖，2010 年初完成了對(duì)lte 技術(shù)的開(kāi)發(fā)。而按用戶(hù)數(shù)量和市值計(jì)算，中國(guó)移動(dòng)都是全球最大的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。中國(guó)移動(dòng)的加入，更加大力推動(dòng)lte技術(shù)的發(fā)展，沃達(dá)豐ceo阿倫薩林(arun sarin)曾在巴塞羅那的移動(dòng)世界大會(huì)表示，該集團(tuán)將與中國(guó)移動(dòng)和verizon攜手推進(jìn)lte技術(shù)，lte將成為行業(yè)未來(lái)發(fā)展的明確方向。根據(jù)全球移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會(huì)（globalmobile suppliers association，gsa）2010年6月7日發(fā)布的evolution to lte report報(bào)告顯示，至2010年6月，已有33個(gè)國(guó)家和地區(qū)的80個(gè)運(yùn)營(yíng)商承諾部署lte

31、網(wǎng)絡(luò)。預(yù)計(jì)2012年底將有45個(gè)lte網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通。這些數(shù)據(jù)一方面說(shuō)明全球移動(dòng)通信領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開(kāi)始向下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)轉(zhuǎn)移，另一方面也說(shuō)明全球lte發(fā)展進(jìn)程正在加速，越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始關(guān)注與布局移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)演進(jìn)。lte在后3g時(shí)代也將延續(xù)2g時(shí)期gsm的主流地位。我國(guó)從2005年開(kāi)始推動(dòng)lte的tdd方案即lte tdd2方式的研究并被3gpp接受，之后由我國(guó)大力推動(dòng)并通過(guò)多方努力，兩種tdd方式已經(jīng)融合為一種即td-lte。tdlte也被同時(shí)確定為td-scdma標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，它td-scdma 技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，是我國(guó)新時(shí)期科技創(chuàng)新的又一重大成果，確立了中國(guó)在新一輪信息產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)

32、準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的重要地位，得到了中國(guó)政府及國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)的廣泛支持。lte-advanced（lte-a）是lte的演進(jìn)版本，其目的是為滿足未來(lái)幾年內(nèi)無(wú)線通信市場(chǎng)的更高需求和更多應(yīng)用，滿足和超過(guò)imt-advanced的需求，同時(shí)還保持對(duì)lte較好的后向兼容性。2008年6月，3gpp完成了lte-a的技術(shù)需求報(bào)告，提出了lte-a的最小需求：下行峰值速率1gbit/s，上行峰值速率500mbit/s，上下行峰值頻譜利用率分別達(dá)到15mbit/s/hz和30mbit/s/hz。隨著越來(lái)越多的關(guān)注，lte技術(shù)的更多深層次提高和發(fā)展也會(huì)不斷出現(xiàn)，不斷前進(jìn)。1.2 選題主要任務(wù)及研究思路本課題主要研究的

33、是pusch（物理上行共享信道）的解調(diào)和解擾的模塊設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)模塊屬于lte系統(tǒng)中上行鏈路比特級(jí)處理部分。研究的主要對(duì)象是解調(diào)和解擾兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)及功能，具體內(nèi)容為模塊的分析、設(shè)計(jì)，及編程實(shí)現(xiàn)其功能并優(yōu)化性能。研究過(guò)程中，主要圍繞pusch信道各模塊結(jié)構(gòu)與功能劃分，在vc環(huán)境下用c語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)模塊功能，以及在linux系統(tǒng)平臺(tái)下測(cè)試并優(yōu)化性能等幾個(gè)方面進(jìn)行。第一章主要介紹lte系統(tǒng)及其技術(shù)發(fā)展概況，選題的主要內(nèi)容及研究思路。第二章主要從pusch中各模塊結(jié)構(gòu)與功能劃分、基于通用處理器平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路、解調(diào)和解擾兩個(gè)模塊相關(guān)知識(shí)等方面介紹課題的主要任務(wù)。從解調(diào)和解擾模塊各自的功能、在系統(tǒng)

34、中的位置和意義，以及這兩個(gè)模塊的算法等方面介紹課題研究的實(shí)際意義與具體內(nèi)容。第三章主要分別介紹兩個(gè)模塊相關(guān)的重要前提知識(shí)及算法，并給出模塊各自的設(shè)計(jì)分析，具體c語(yǔ)言的編程實(shí)現(xiàn)。用流程圖及代碼段說(shuō)明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的思路，并進(jìn)行功能測(cè)試。第四章主要是在linux系統(tǒng)環(huán)境下對(duì)模塊進(jìn)行性能分析，并實(shí)際測(cè)試效率進(jìn)行優(yōu)化效果比對(duì)，一步步優(yōu)化程序，完善設(shè)計(jì)。第五章對(duì)論文工作進(jìn)行總結(jié)，提出不足和收獲，以及以后在選題相關(guān)方面需要的進(jìn)一步的優(yōu)化提高等一些展望。第二章 研究?jī)?nèi)容綜述2.1 pusch相關(guān)知識(shí)2.1.1 pusch介紹物理層技術(shù)是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)與標(biāo)志。3gpp經(jīng)過(guò)激烈的討論, 決定lte 采用下行正交頻

35、分多址( ofdma) , 上行單載波頻分多址( sc- fdma) 的方式。3gpp將編號(hào)36的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)分給lte，lte系統(tǒng)物理層相關(guān)技術(shù)規(guī)范包括：ts36.201對(duì)物理層進(jìn)行總體描述；ts36.211定義了上下行物理信道、參考信號(hào)、介紹了無(wú)線幀結(jié)構(gòu)、調(diào)制方式、如何產(chǎn)生ofdm和sc-fdma信號(hào)等；ts36.2124協(xié)議主要介紹了信道編碼、交織、速率匹配、復(fù)用等；ts36.213對(duì)物理層過(guò)程進(jìn)行介紹；ts36.214描述了lte物理層的測(cè)量。lte系統(tǒng)定義了3種上行物理信道: 物理隨機(jī)接入信道（prach）、物理上行共享信道（pusch）、物理上行控制信道（pucch）。本選題研究的物理上

36、行共享信道（pusch）中解調(diào)和解擾模塊，就屬于lte系統(tǒng)上行鏈路中的比特級(jí)處理模塊部分。pusch用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，多ue共享，通過(guò)媒體接入控制(mac)調(diào)度器來(lái)進(jìn)行調(diào)度。2.1.2 pusch相關(guān)模塊結(jié)構(gòu)及功能劃分上行物理信號(hào)在傳送之前需要經(jīng)過(guò)加擾、調(diào)制、預(yù)編碼、資源塊分配、sc- fdma信號(hào)產(chǎn)生等處理。在協(xié)議ts36.212中，主要介紹以下幾個(gè)模塊：（1）傳輸塊crc：輸入24位crc校驗(yàn)碼，生成多項(xiàng)式crc24a；（2）crc編碼塊分割：再加一次24位crc校驗(yàn)碼，生成多項(xiàng)式crc24b，若第一次crc碼塊長(zhǎng)度6144；（3）信道編碼：turbo編碼，1/3碼率，qpp(quadra

37、ture permutation polynomial)交織器；（4）速率匹配：包括以turbo塊為單位的頻域交織及根據(jù)harq的冗余版本對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打孔或重復(fù)；（5）加入控制信息：包括控制信息的信道編碼（1/3卷積碼、線性分組碼）?？刂菩畔⑴c數(shù)據(jù)滿足時(shí)分的關(guān)系。而協(xié)議ts36.211則介紹物理信道、調(diào)制方式、幀結(jié)構(gòu)等，相關(guān)部分模塊見(jiàn)圖2-1.信道交織比特級(jí)加擾擾碼序列調(diào)制sc-fdma信號(hào)產(chǎn)生傳輸預(yù)編碼dftre映射圖2-1 pusch信道處理流程圖（1）比特級(jí)交織：將上行控制信息按規(guī)定得位置映射到數(shù)據(jù)序列內(nèi)后，進(jìn)行行進(jìn)列出交織，將一個(gè)傳輸塊相鄰載波映射到不同的ofdm符號(hào)內(nèi)；（2）比特級(jí)加擾

38、：擾碼為寄存器長(zhǎng)度31的golden序列,初始狀態(tài)與小區(qū)的,用戶(hù)的及時(shí)隙號(hào)有關(guān)；（3）調(diào)制：采用qpsk, 16qam、64qam；（4）dft變換：上行單載波傳輸；（5）資源塊的映射：包括數(shù)據(jù)的子載波映射，并對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)做相同的子載波映射，導(dǎo)頻與數(shù)據(jù)滿足時(shí)分的關(guān)系；而pusch的解調(diào)譯碼流程則經(jīng)過(guò)解調(diào)、解擾、解碼塊級(jí)聯(lián)、解速率匹配、harq合并、turbo譯碼、解碼塊分割、解傳輸塊crc等處理5。解調(diào)比特級(jí)解擾擾碼序列解交織idft解速率匹配解復(fù)用圖2-2 pusch信道解調(diào)譯碼流程圖2.2 通用處理器相關(guān)概述dsp（數(shù)字信號(hào)處理芯片）、通用處理器和嵌入式處理器是三種代表性的體系結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)原

39、理上都是一樣的，應(yīng)用上各具特點(diǎn)，所以結(jié)構(gòu)功能有所不同。dsp為快速處理數(shù)字信號(hào)而設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上數(shù)據(jù)，地址總線分開(kāi)，數(shù)據(jù)的吞吐量更大。指令集的設(shè)計(jì)多考慮信號(hào)處理。cpu主要是完成指令的處理，外圍接口是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，像存儲(chǔ)器，總線控制器是獨(dú)立的，沒(méi)有集成到cpu中。而應(yīng)用在嵌入式平臺(tái)，如mcu（微控制器），它的外圍接口是集成在一起的。一顆芯片就能完成。通用處理器屬于復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（cisc）體系結(jié)構(gòu)，如intel的pentium和amd的athlon處理器。嵌入式處理器都是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（risc）體系。其中arm處理器占了很大一部分市場(chǎng)份額，主要包括如下幾個(gè)系列：arm7、arm9、arm10、

40、arm11、xscale。cisc和risc是cpu指令集的兩種架構(gòu)。其中，risc充分發(fā)掘并運(yùn)用了80/20法則（cisc指令集中只有大約20%的指令被反復(fù)使用），要求指令規(guī)整、對(duì)稱(chēng)和簡(jiǎn)單，在并行處理性能上明顯優(yōu)于cisc，可以使處理器流水線高效地執(zhí)行，使編譯器更易于生成優(yōu)化代碼。在通用處理器中，以c程序?yàn)檩d體實(shí)現(xiàn)上行鏈路將極大地加速設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工作。每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都需要結(jié)合整個(gè)上行鏈路，重點(diǎn)考慮各個(gè)子模塊自身處理的特點(diǎn)去進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于通用處理器有自身的運(yùn)行特點(diǎn)，在做相關(guān)設(shè)計(jì)、代碼編寫(xiě)工作時(shí)，需要充分將這些因素考慮在內(nèi)，形成科學(xué)的設(shè)計(jì)思路。這樣才能充分發(fā)揮出通用處理器的強(qiáng)大處理能力，并能將最終

41、的實(shí)現(xiàn)盡可能優(yōu)化，以較低的成本完成目標(biāo)功能。以前的研究都是在芯片等硬件上直接做設(shè)計(jì)的，而本課題中基于通用處理器平臺(tái)的設(shè)計(jì)，指的就是通過(guò)電腦用戶(hù)界面，在cpu（中央處理器）上，用軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)。2.3 課題的主要內(nèi)容2.3.1 軟解調(diào)模塊2.3.1.1 軟判決與硬判決在接收端的解調(diào)和譯碼過(guò)程中，根據(jù)對(duì)接收碼元處理方式的不同，可以分為硬判決譯碼和軟判決譯碼兩種。傳統(tǒng)上一般認(rèn)為最佳接收機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)為：解調(diào)器首先對(duì)調(diào)制輸入符號(hào)做出最佳判決，然后將此硬判決結(jié)果送給譯碼器，譯碼器再對(duì)其做一個(gè)最佳判決，以糾正解調(diào)器可能發(fā)生的錯(cuò)誤判決，這樣得到的就是硬判決譯碼。單獨(dú)的解調(diào)操作（即硬解調(diào)操作）是根據(jù)當(dāng)前接收信號(hào)，判

42、決發(fā)送信號(hào)中的某一個(gè)元素。硬解調(diào)操作的輸出是某個(gè)元素或者是該元素對(duì)應(yīng)的比特序列。在這樣的硬判決譯碼方案中，調(diào)制解調(diào)與信道編碼是獨(dú)立的。但事實(shí)上如果解調(diào)器能送給譯碼器一個(gè)關(guān)于“調(diào)制器不同輸入符號(hào)可能性”的似然信息序列，或未量化的輸出，讓譯碼器將這些信息與編碼信息綜合在一起作出判決，則系統(tǒng)性能可以得到較大提高。這樣的譯碼方式就是軟判決譯碼。兩種解調(diào)過(guò)程大同小異，基本思想就是采用相關(guān)解調(diào)。兩種判決檢測(cè)方式各具優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)強(qiáng)干擾存在，且發(fā)送有用信號(hào)功率保持不變的條件下，硬判決檢測(cè)(hard decision detection)可獲得比軟判決檢測(cè)(soft decision detection)更好的誤

43、碼率性能。但是現(xiàn)在廣泛使用的turbo碼和ldpc碼的譯碼器需要的輸入是對(duì)應(yīng)每個(gè)比特取值為0（或?yàn)?）的概率或者該概率的單調(diào)函數(shù)。一般為簡(jiǎn)化譯碼器操作，使用對(duì)數(shù)似然比llr，這就需要解調(diào)操作的輸出不是二進(jìn)制序列而是每個(gè)比特取值為1(或?yàn)?)的概率，這就是軟解調(diào)。lte系統(tǒng)pusch信道中，解調(diào)模塊傳輸?shù)氖擒浶畔?，為了保證譯碼的準(zhǔn)確性，譯碼采用log-map算法，其入口參數(shù)為似然比值（軟信息），所以在調(diào)制時(shí)采用軟解調(diào)，而不是傳統(tǒng)的硬判決。2.3.1.2 log-map llr算法軟解調(diào)模塊涉及到的主要算法為log-map（對(duì)數(shù)最大后驗(yàn)概率）log likelihood ratios (llrs)

44、，即計(jì)算對(duì)數(shù)似然比，也就是llr值。對(duì)數(shù)似然比的公式為：（式2-1）其中，是接收到的星座點(diǎn)是“0”的概率之和，是接收到的星座點(diǎn)是“1”的概率和。這里，（式2-2）其中，是接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)，是基準(zhǔn)星座點(diǎn)，是信號(hào)的噪聲功率。所以，llr等式也變換為：（式2-3）其中 是星座圖中待定比特判為“1”的點(diǎn)的位置，而是待定比特為“0”的點(diǎn)在星座圖中的位置。這種算法稱(chēng)為最優(yōu)算法，即為log-map算法。由于原始符號(hào)映射的關(guān)系，可以利用一個(gè)最佳的簡(jiǎn)化式，即計(jì)算每個(gè)比特的llr值時(shí)，只需要考慮包含其相關(guān)比特信息的那條軸。即每一位的判決都只由星座圖中的一條軸決定。這項(xiàng)措施大大減少了執(zhí)行過(guò)程的復(fù)雜性，大概達(dá)到了50%

45、，并且?guī)缀鯖](méi)有性能損耗和誤差。另一個(gè)最佳簡(jiǎn)化式是算法jacobian（雅克比算法），即：（式2-4）jacobian算法用于迭代計(jì)算三個(gè)或者更多數(shù)據(jù)的指數(shù)之和，利用它，代入式（2-3）llr原始公式中，即可得到計(jì)算llr值的一種簡(jiǎn)化算法。pusch中（物理上行共享信道）主要采用qpsk、16qam 和64qam三種調(diào)制方式。因?yàn)檎{(diào)制階數(shù)越高，系統(tǒng)性能越差，所以上行鏈路調(diào)制一般階數(shù)較低。解調(diào)與調(diào)制互為逆過(guò)程，所以可以根據(jù)協(xié)議中調(diào)制的過(guò)程作為參考，來(lái)完成解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與算法實(shí)現(xiàn)。qpsk、16qam 和64qam三種調(diào)制方式的映射表見(jiàn)附表1，附表2，附表3。2.3.2 解比特加擾模塊2.3.2.1

46、 加解擾的意義設(shè)計(jì)數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)，通常假設(shè)信源序列是隨機(jī)序列，而實(shí)際信源發(fā)出的序列不一定滿足此條件，尤其出現(xiàn)長(zhǎng)0串時(shí)，給接收端提取定時(shí)信號(hào)帶來(lái)一定困難。通常，數(shù)字通信系統(tǒng)中接收端的碼元同步信號(hào)是從接收到的數(shù)字信號(hào)的“0”和“1”的交變時(shí)刻中提取的，如果數(shù)字信號(hào)序列中經(jīng)常出現(xiàn)長(zhǎng)游程（0或1游程），則將會(huì)長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn)“0”和“1”碼元的交變點(diǎn)，從而影響碼元同步的建立和保持。因此希望傳送的數(shù)字信號(hào)序列中不出現(xiàn)長(zhǎng)游程，也不存在周期性分量，因?yàn)檫@些周期分量的不同頻率的諧波會(huì)由于電路中的非線性而產(chǎn)生交調(diào)干擾6。為解決上述幾個(gè)問(wèn)題，通常會(huì)對(duì)信源序列進(jìn)行擾碼處理，以使其隨機(jī)化。在接收端再把加擾后的序列用同樣的

47、擾碼序列解擾處理，恢復(fù)原有的信源序列。擾碼可以減少連“0”或連“1”長(zhǎng)度，保證接收機(jī)能提取到位定時(shí)信號(hào)。使加擾后的信號(hào)頻譜更能適合基帶傳輸，有時(shí)候也是保密通信的需要。2.3.2.2 擾碼的產(chǎn)生擾碼為寄存器長(zhǎng)度為31的隨機(jī)golden序列，其初始狀態(tài)與小區(qū)的,用戶(hù)的及時(shí)隙號(hào)有關(guān)。根據(jù)協(xié)議ts36.211，此處所求偽隨機(jī)序列長(zhǎng)度為mpn，它的生成是由以下公式定義的：（式2-4）其中，nc=1600，n=0,1,mpn-1. 第一個(gè)m序列是由下式（式2-5）得到的，第二個(gè)31位長(zhǎng)的m序列則是由下式得出。（式2-6）在pusch中，擾碼初始信息：（式2-7）來(lái)自上層控制信息。得出x1(n)，x2(n)

48、，n=0,1,30后，再根據(jù)公式（2-4）得出所求擾碼序列。2.3.2.3 解擾的原理通常，系統(tǒng)中會(huì)利用加擾解擾技術(shù)。在發(fā)送端用擾碼器來(lái)改變?cè)紨?shù)字信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，而接收端用解擾器恢復(fù)出原始數(shù)字信號(hào)。按照協(xié)議的規(guī)定生成擾碼序列，并以此序列對(duì)接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解擾7。接收數(shù)據(jù)流通常是有符號(hào)的軟信息，因此解擾時(shí)，根據(jù)擾碼序列中的比特1或0對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行改變正負(fù)性或者不變。解擾與加擾各自都是互為逆運(yùn)算的關(guān)系，所以可根據(jù)協(xié)議中對(duì)加擾的描述來(lái)作為解擾的參考，完成比特級(jí)解擾模塊的設(shè)計(jì)與算法實(shí)現(xiàn)。第三章 模塊設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn)3.1 軟解調(diào)模塊設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)3.1.1 軟解調(diào)模塊具體設(shè)計(jì)思路及過(guò)程本模塊實(shí)現(xiàn)軟解調(diào)

49、功能。支持qpsk、16qam、64qam三種調(diào)制方式。輸入為復(fù)數(shù)符號(hào)，來(lái)自idft模塊的輸出；輸出為軟比特，輸出到descrambling（解擾）模塊。軟解調(diào)基本算法為log-map（對(duì)數(shù)最大后驗(yàn)概率），計(jì)算每個(gè)符號(hào)的llr（log likelihood ratio 對(duì)數(shù)似然比）。上文提到（參見(jiàn)式（2-3），最優(yōu)算法log-map llr公式如下：（式2-3）其中，是接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)，是基準(zhǔn)星座點(diǎn)，是信號(hào)的噪聲功率。這里，可以查詢(xún)協(xié)議ts 36.211中給出的qpsk、16qam、64qam三種調(diào)制方式的映射關(guān)系8，可以在vc中編寫(xiě)c語(yǔ)言。qpsk對(duì)應(yīng)2個(gè)llr值，16qam對(duì)應(yīng)4個(gè)llr值，

50、64qam對(duì)應(yīng)6個(gè)llr值。所以程序功能重點(diǎn)在于求各調(diào)制方式下的llr值。編程過(guò)程中，將每種方式映射值與llr一一對(duì)應(yīng)，將解調(diào)各種情況用列舉法編入程序，進(jìn)行判決。如qpsk、16qam方式解調(diào)主要代碼段如下：圖3-1 qpsk方式解調(diào)主要代碼段圖3-2 16qam方式解調(diào)主要代碼段不難看出，這種方法實(shí)施十分麻煩。調(diào)制階數(shù)越高，算法越冗繁，性能越差。64qam方式解調(diào)代碼更加繁瑣，加上一些輔助函數(shù)及判斷調(diào)制方式函數(shù)等，使得程序十分冗雜。追根究底，是由于式（2-3）中的llr值計(jì)算公式運(yùn)算繁瑣造成的。故后來(lái)改變算法，利用式（2-4）中的公式，即jacobian算法（雅克比算法），來(lái)簡(jiǎn)化llr計(jì)算公

51、式：（式2-4）jacobian算法用于迭代計(jì)算三個(gè)或者更多數(shù)據(jù)的指數(shù)之和，是log-map的一種優(yōu)化算法，大大簡(jiǎn)化了編程工作，而且使得程序具有更好的可讀性。整體流程圖及接口結(jié)構(gòu)為：圖3-3 解調(diào)模塊整體流程圖圖3-4 模塊接口結(jié)構(gòu)圖3.1.2 函數(shù)輸入輸出（1）輸入控制信息格式：demod_info *ctrl_demod：來(lái)自上行調(diào)度控制信息的指向結(jié)構(gòu)體類(lèi)型的指針，具體定義在頭文件enbrxdemod.h中；typedef structuint16_ttype_mod;/調(diào)制方式:1 qpsk,2 16qam,3 64qam uint16_t num_symb;/子幀中符號(hào), 實(shí)部和虛部分

52、離開(kāi)(twice)uint16_t snr;/信噪比，siga2demod_info;（2）輸入數(shù)據(jù)格式：輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)組out_idftn_max_datasym內(nèi)，可直接對(duì)其調(diào)用、賦值等操作。數(shù)組中先放輸入復(fù)數(shù)符號(hào)的實(shí)部，再放虛部，一個(gè)復(fù)數(shù)符號(hào)占2個(gè)數(shù)組元素長(zhǎng)度。數(shù)組類(lèi)型為sint16_t，定義在頭文件basictype.h中，為16位有符號(hào)整型。（3）輸出數(shù)據(jù)格式：輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在全局?jǐn)?shù)組out_demodn_max_databit內(nèi)，可直接對(duì)其賦值，供下一模塊調(diào)用。數(shù)組中一個(gè)軟比特信息占一個(gè)數(shù)組元素長(zhǎng)度。數(shù)組類(lèi)型為sint8_t，定義在頭文件basictype.h中，為8位有符號(hào)整

53、型。（4）函數(shù)輸入輸出：void enbrxdemod(demod_info *ctrl_demod)表3-1 解調(diào)函數(shù)接口定義名稱(chēng)類(lèi)型（tbd）i/o描述數(shù)據(jù)流out_idftsint16_ti待處理數(shù)組空間out_demodsint8_to處理后的數(shù)據(jù)空間控制流type_moduint16_ti調(diào)制方式num_symbuint16_ti輸入的符號(hào)數(shù)snruint16_ti信道的信噪比3.1.3 函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)流程3.1.3.1 qpsk軟解調(diào)過(guò)程圖3-5 qpsk軟解調(diào)過(guò)程3.1.3.2 16qam軟解調(diào)過(guò)程圖3-6 16qam軟解調(diào)過(guò)程3.1.3.3 64qam軟解調(diào)過(guò)程圖3-7 64qa

54、m軟解調(diào)過(guò)程3.2 解比特加擾模塊設(shè)計(jì)及具體實(shí)現(xiàn)3.2.1 解比特加擾模塊具體設(shè)計(jì)思路及過(guò)程本模塊實(shí)現(xiàn)比特解擾功能。此模塊主要分為兩個(gè)功能函數(shù)，分別完成擾碼序列的生成和解擾的功能。首先按照協(xié)議的規(guī)定生成擾碼序列，并以此序列對(duì)接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解擾。接收數(shù)據(jù)流通常是有符號(hào)的軟信息，因此解擾時(shí)，根據(jù)擾碼序列中的比特1或0對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行改變正負(fù)性或者不變。首先按照前文中2.3.2.2的擾碼產(chǎn)生算法，產(chǎn)生加擾序列。擾碼為寄存器長(zhǎng)度為31的隨機(jī)golden序列，其初始狀態(tài)與小區(qū)的，用戶(hù)的及時(shí)隙號(hào)有關(guān)。然后按照下面規(guī)則（式3-1）進(jìn)行解擾。即利用前面生成的擾碼序列對(duì)輸入數(shù)據(jù)流進(jìn)行判斷，若擾碼序列對(duì)應(yīng)位為1，

55、則輸入序列取反輸出；若擾碼序列對(duì)應(yīng)位為0，則輸入序列對(duì)應(yīng)位不變輸出。整體流程圖為： ny從上層得到輸入控制信息（擾碼初始信息c_int及序列長(zhǎng)度m_bit）和輸入數(shù)據(jù)out_demod調(diào)用擾碼生成函數(shù)common_gold_gen生成擾碼序列g(shù)old_seqmpn解擾函數(shù)enbrxdescrambling，根據(jù)擾碼序列對(duì)輸入數(shù)據(jù)out_demod 進(jìn)行判斷，解擾對(duì)應(yīng)擾碼位為1對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)取反 out_demodtempidx= -out_demodtempidx對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)不變out_demodtempidx= out_demodtempidx解擾序列out_demod生成調(diào)用c_int, m_bit

56、結(jié)束開(kāi)始圖3-8 解比特加擾模塊整體流程圖3.2.2 函數(shù)輸入輸出（1）輸入控制信息格式：ctrl *ctrlindescram：來(lái)自上層的指向含控制信息的結(jié)構(gòu)體的指針，具體定義見(jiàn)頭件；typedef struct ctrl /控制信息結(jié)構(gòu)體 uint32_t c_init;/輸入數(shù)據(jù)的控制信息uint32_t m_bit;/輸入數(shù)據(jù)長(zhǎng)度ctrlindescram;圖3-9 解擾模塊輸入控制信息格式（2）輸入數(shù)據(jù)格式：sint8_t *out_demod：指向解擾模塊輸入數(shù)據(jù)序列的指針，其數(shù)組長(zhǎng)度為一個(gè)子幀中pusch占用的re數(shù)，.n_max_databit圖3-10 解擾模塊輸入數(shù)據(jù)格式（3）輸出數(shù)據(jù)格式sint8_t *out_demod：指向解擾模塊輸出數(shù)據(jù)的指針