[發明專利]擴頻通信系統中基于迭代干擾刪除的低復雜度均衡方法

無效

• 申請號: 200810057987.5
• 申請日: 2008-02-22
• 公開（公告）號: CN101232303A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 田亞飛;楊晨陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于無線通信的技術領域，特別涉及擴頻通信系統中的低復雜度均衡方法。

背景技術

無線通信系統使用電磁波完成信息在空間不同位置上的傳輸，它一般包括發射和接收兩個部分。在發射部分，待傳輸的信息比特經過糾錯編碼、擴頻、調制等基帶處理，最后轉變成射頻發射信號。發射信號在到達接收端之前會受到無線信道中各種破壞性因素的影響，如多徑干擾、多用戶干擾、信道時變等。因此在接收部分，要先對采樣下來的基帶信號進行處理，如使用均衡方法抑制多徑干擾等，然后才能解調出發射端送來的信息比特，完成整個信息傳輸過程。

擴頻技術是無線通信系統中常用的一種信息傳輸技術，它通過擴展發射信號的頻譜寬度來提高系統的性能。擴頻發射信號占用的帶寬一般遠大于傳輸信息所需要的最小帶寬，并且使用的擴頻碼獨立于待傳輸信息。

由于頻譜展寬，在發射功率不變的情況下，擴頻信號的功率譜密度大大降低，甚至可低于白噪聲的功率譜密度，即信號淹沒在噪聲之中，這大大降低了它被檢測或截獲的概率。隨著信號帶寬的增加，原來傳播信道中不可分辨的多徑逐漸變得可分辨，從而接收端可以進行頻率分集，降低多徑衰落對系統性能的影響。原來可能影響整個信號頻段的窄帶干擾，現在只能影響信號的部分頻段，因此對系統性能的影響也大大降低。擴頻技術可以容許多個用戶同時共用一個頻段，互相疊加的信號在接收端通過各種信號處理技術可以有效地加以分離。由于帶寬的增加，擴頻信號還具有更高的時間分辨率和定位能力。

在無線通信當中，擴頻技術的應用非常廣泛。很多國際標準，如第三代(3G)移動通信的三大標準WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，無線局域網的標準IEEE?802.11b，無線個域網的標準IEEE?802.15.4等都使用了擴頻技術作為核心的信息傳輸技術。目前正在蓬勃發展的一些新興技術，如超寬帶通信等，也大都采用了擴頻技術。

基本的擴頻方法包括直序(DS)、跳時(TH)、跳頻(FH)和線性調頻(Chirp)等四種。其中直序和跳時系統通過在碼元中引入周期更短的碼片來達到擴頻的目的，而跳頻和線性調頻系統則通過引入更多的載波頻點來達到擴頻的目的。在直序擴頻系統中，一個用戶可以只有一個擴頻碼，也可以有多個擴頻碼。當使用多個擴頻碼時，每個碼元根據待傳輸的比特選擇使用其中的一個擴頻碼，這樣擴頻碼本身即攜帶著信息，頻譜利用率更高。如果把擴頻后整個碼元的波形看作是一個脈沖波形，數據比特直接調制在這一波形上，則只使用一個擴頻碼的傳輸方式可以看作是單波形調制，而使用多個擴頻碼的傳輸方式可以看作是多波形調制。顯然，單波形調制只是多波形調制的一個特例。常用的多波形調制方法有多元正交調制(MOK)和多元雙正交調制(MBOK)等，MOK只根據發射比特選擇擴頻碼，而MBOK在選擇擴頻碼后還根據其它發射比特調制整個擴頻碼的相位。

跳時擴頻系統是基于脈沖調制的系統，發射信號具有低占空比，從而脈沖的位置可以靈活改變。在這樣的系統中，除了脈沖幅度調制，脈沖位置調制也常常使用，從而提高系統的頻譜利用率。跳時碼定義了一個碼元內脈沖的發射時間，而根據此跳時碼生成的整個碼元的脈沖波形可以認為是一個擴頻波形，有時也叫做特征波形。脈沖位置調制以后，從整個碼元的角度來看也可以認為是使用了另一個擴頻波形，即跳時擴頻系統中的脈沖位置調制也可以看成是一種多波形調制。因此，從多波形調制的角度出發，直序擴頻和跳時擴頻的各種發射信號可以用統一的方法來處理。

一般認為，擴頻系統具有較好的抗多徑干擾的能力，但那只是多徑時延相對較短時的結論。當最大多徑時延小于一個碼元周期時，根據擴頻序列良好的自相關特性，解擴以后多徑干擾可以得到有效地抑制。如果使用最大比合并(MRC)Rake接收機，還可以搜集合并接收到的多徑能量，進一步提高系統的性能。但是，當多徑時延超過一個碼元周期后，解擴和MRC-Rake都不能解決碼元間多徑干擾的問題，系統性能會急劇惡化。

這種長多徑干擾的情況在水聲通信、數字電視廣播、3G/超3G?CDMA通信系統以及超寬帶通信系統中都會出現。但是所謂長多徑干擾并不是指多徑時延的絕對長度，而是指相對發射信號碼元周期的相對長度，如果多徑干擾覆蓋了多個信號碼元，即屬于長多徑干擾。例如，在第三代移動通信TD-SCDMA系統中，采用3.84Mcps的碼片速率和長度為8的擴頻碼，碼元周期約為2us，在小區半徑為3公里時，多徑時延可達10us，因此多徑干擾覆蓋五個碼元。而在室內超寬帶通信系統中，多徑時延最大只有約100ns，如果碼元周期為20ns，則多徑干擾也能覆蓋五個碼元。