基于Xilinx FPGA的数字频域干扰抵消器

三、算法设计

　　频域干扰抵消（AIC，Adaptive Inte RF erence Cancellation）模块利用了频域实现的LMS算法。该算法通过1/2重叠保留法的快速傅立叶变换FFT（Fast Fourier Transforms），在频域以直接相乘的计算方式实现快速相关和快速卷积。算法基本框图如图3，其中A点为被干扰的信号，B为反馈链路的信号，C点为干扰被抵消后的输出。主要包括以下循环执行的操作流程，其中表示第个数据块：

　　（1）对自适应滤波器的个频域抽头系数作初始化设置；

　　（2）将滤波器的时域连续输入信号每个组成一个块，然后级联两个数据块做点离散快速傅立叶变换，使其转换为频域信号，并将此信号用作自适应滤波器的输入；其中是该滤波器抽头个数的2倍，即；

　　（3）将通过滤波器得到输出信号，然后进行快速傅立叶逆变换IFFT（inverse fast fourier transforms）处理，使其转换为时域信号，作为干扰的估计值；

　　（4）计算被干扰信号和的差值，即为干扰抵消后的信号；再产生该期望信号的频域值为下一次滤波器抽头系数迭代所使用；

　　（5）利用频域信号进行最小均方误差LMS计算，即根据和对进行更新，并将此更新值返回到步骤（2）中使用。跳转到步骤（2）进行反复迭代，直至干扰被抵消。

　　与传统的时域LMS算法相比，利用频域LMS算法可以降低计算复杂度。假设输入为实信号，滤波器抽头个数为。可以得到，频域LMS和时域LMS的计算复杂度之比为。实际中，干扰在空中传输的时延（即图4-9中E到B点的传输时延）会比反馈信号的时延（即图4-9中E到H点的传输时延）大得多，这时需要较大的抽头个数才能抵消干扰。假设，则频域LMS算法可以比时域LMS算法的速度提高大约16倍。为简化起见，在本文档中取，利用频域LMS算法，在计算量角度大约可以比时域LMS算法快1.5倍。

四、WCDMA同步算法简介

　　对于任何一个系统，要进行正常的运作都必须首先保证系统的同步。WCDMA的小区搜索分为三个阶段，即主同步、辅同步和导频搜索三个阶段。主同步利用PSC码对接收到的主同步信道数据（PSCH）做相关，根据相关峰值的位置确定时隙头。在主同步完成之后，辅同步阶段可以确定帧头位置和当前小区使用的扰码组号。方法是用辅同步码（SSC）去做相关。最后一个阶段是导频搜索，利用已经得到的扰码组号和帧头信息，遍历一个主扰码组所有的8个可能主扰码，分别和导频信道（CPICH）做相关。根据最大的相关值最终确定扰码号。可见，经过WCDMA的三步同步，就可以得到当前小区的主扰码号和帧同步信息。三步同步的流程图如图4所示。

　　由于同步模块收到的信号为4采样的，而同步模块内部的搜索过程只需利用单采样的数据，因此先要对过采样的信号进行下采样。另外，为了对发送信号源进行匹配，将接收到的信号首先经过根号升余弦匹配滤波器，然后再下采样到码片速率，如B点所示。