基于Xilinx FPGA的數字頻域干擾抵消器

　　三、算法設計

　　頻域干擾抵消（AIC，Adaptive InteRFerence Cancellation）模塊利用了頻域實現的LMS算法。該算法通過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算方式實現快速相關和快速卷積。算法基本框圖如圖3，其中A點為被干擾的信號，B為反饋鏈路的信號，C點為干擾被抵消后的輸出。主要包括以下循環執行的操作流程，其中表示第個數據塊：

　　（1）對自適應濾波器的個頻域抽頭系數作初始化設置；

　　（2）將濾波器的時域連續輸入信號每個組成一個塊，然后級聯兩個數據塊做點離散快速傅立葉變換，使其轉換為頻域信號，并將此信號用作自適應濾波器的輸入；其中是該濾波器抽頭個數的2倍，即；

　　（3）將通過濾波器得到輸出信號，然后進行快速傅立葉逆變換IFFT（inverse fast fourier transforms）處理，使其轉換為時域信號，作為干擾的估計值；

　　（4）計算被干擾信號和的差值，即為干擾抵消后的信號；再產生該期望信號的頻域值為下一次濾波器抽頭系數迭代所使用；

　　（5）利用頻域信號進行最小均方誤差LMS計算，即根據和對進行更新，并將此更新值返回到步驟（2）中使用。跳轉到步驟（2）進行反復迭代，直至干擾被抵消。

　　與傳統的時域LMS算法相比，利用頻域LMS算法可以降低計算復雜度。假設輸入為實信號，濾波器抽頭個數為。可以得到，頻域LMS和時域LMS的計算復雜度之比為。實際中，干擾在空中傳輸的時延（即圖4-9中E到B點的傳輸時延）會比反饋信號的時延（即圖4-9中E到H點的傳輸時延）大得多，這時需要較大的抽頭個數才能抵消干擾。假設，則頻域LMS算法可以比時域LMS算法的速度提高大約16倍。為簡化起見，在本文檔中取，利用頻域LMS算法，在計算量角度大約可以比時域LMS算法快1.5倍。

　　四、WCDMA同步算法簡介

　　對于任何一個系統，要進行正常的運作都必須首先保證系統的同步。WCDMA的小區搜索分為三個階段，即主同步、輔同步和導頻搜索三個階段。主同步利用PSC碼對接收到的主同步信道數據（PSCH）做相關，根據相關峰值的位置確定時隙頭。在主同步完成之后，輔同步階段可以確定幀頭位置和當前小區使用的擾碼組號。方法是用輔同步碼（SSC）去做相關。最后一個階段是導頻搜索，利用已經得到的擾碼組號和幀頭信息，遍歷一個主擾碼組所有的8個可能主擾碼，分別和導頻信道（CPICH）做相關。根據最大的相關值最終確定擾碼號。可見，經過WCDMA的三步同步，就可以得到當前小區的主擾碼號和幀同步信息。三步同步的流程圖如圖4所示。

　　由于同步模塊收到的信號為4采樣的，而同步模塊內部的搜索過程只需利用單采樣的數據，因此先要對過采樣的信號進行下采樣。另外，為了對發送信號源進行匹配，將接收到的信號首先經過根號升余弦匹配濾波器，然后再下采樣到碼片速率，如B點所示。