[發明專利]單載波頻域均衡系統中的自適應幀處理方法及裝置

有效

• 申請號: 200910243891.2
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101741784A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 吳昊;任琦;鄭波浪
• 申請（專利權）人: 北京韋加航通科技有限責任公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 信息產業部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種單載波頻域均衡系統中的 自適應幀處理方法及裝置。

背景技術

在現有技術中，單載波頻域均衡系統(Single?Career-Frequency?Domain equalization，簡稱為SC-FDE)是寬帶無線傳輸中一種能夠有效的對抗多徑干 擾的系統。在無線通信系統中，除了受各種噪聲的干擾，發射信號的多徑傳播 也影響著數據傳輸的誤碼率，并引起碼間干擾。隨著接入速率和數據傳輸速率 的提高，越來越高的傳輸帶寬造成了嚴重的時間色散，接收信號中包含了經歷 衰減和時延的多徑波，引起頻率選擇性衰落，從而導致嚴重的碼間干擾。此時， 如果單用時域均衡減輕碼間干擾，需要較多濾波器抽頭才能得到可接受的均衡 效果，從而很難達到實時性要求，此外，隨著多徑時延擴展的增大，均衡復雜 度可能成指數增長。

第四代(4rd-generation，簡稱為4G)移動通信系統速率可達幾十Mbps 甚至100Mbps，因此，在這樣高的系統傳輸速率下的時域均衡是不實際的。隨 著高速數字信號處理芯片的快速發展，大規模集成電路使得快速傅立葉變換技 術的實現不再是難以逾越的障礙，信號時頻變換的復雜度得到了大大的降低。 從而使得傳統時域上的均衡變換到頻域上實現成為了可能。正交頻分復用 (Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，簡稱為OFDM)和SC-FDE正是 在這樣的背景下被提出來的。目前，各國的研究者就SC-FDE的原理和性能， 以及該系統特殊的符號結構和信號處理算法開始了研究，SC-FDE由于其性能 上的優勢，逐漸受到人們的重視。

目前，隨著移動通信業務的增加，無線通信已獲得非常廣泛的應用。無線 網絡除了提供語音服務之外，還能夠提供多媒體、高速數據業務、以及視頻圖 像業務。結合無線通信環境和移動多媒體應用業務的特點的視頻圖像的編碼與 傳輸技術已成為當今信息科學與技術的前沿課題。

數字視頻信號的特點包括：(1)數字視頻信號的數據量大，數據傳輸速率 可以達到Mbps數量級；(2)由于人眼對數字視頻信號的基本要求是延遲小， 而普通的數據通信對實時性的要求依比較低，因此相對普通數據通信而言，數 字視頻信號要求更好的實時性；(3)由于視頻編碼算法的特點，數字視頻信號 的速率是可變的。

無線環境的特點包括：(1)無線信道資源有限，由于無線信道環境惡劣， 有效的帶寬資源十分有限，從而使得實現大數據量的視頻信號的傳輸，尤其在 面向大眾的無線可視應用中，無線信道的資源尤其緊張；(2)無線信道的物理 特點決定了無線網絡是一個時變的網絡；(3)在移動通信中，用戶的移動造成 無線視頻的服務質量(Quality?of?Service，簡稱為QoS)的保障十分復雜。

從上面數字視頻信號的特點、以及無線環境的特點可以看出，視頻信號對 傳輸的需要和無線環境的特點是矛盾的，因此無線視頻傳輸面臨著巨大的挑 戰。

在現有的單向傳輸系統中，其幀結構一般是固定的。針對視頻等可變速率 應用場景，在信息速率較低時，經常要插入一些無用的空包以填補幀，這造成 了帶寬的浪費，無法充分發揮系統的性能。圖1為現有技術中基于單載波頻域 均衡技術的單向傳輸系統的傳輸幀結構，如圖1所示，一幀由訓練序列、有效 數據段和保護符號組成，而M個幀組成一個超幀。其中，訓練序列用于信號 的同步以及信道估計，以進行后面有效數據段的解調。保護符號是一段無效數 據，用于消除傳播效應、收發轉換等延遲。有效數據段包含N個數據塊，數據 塊是單載波信號均衡、解調的基本單位。頻域均衡系數的初始值由利用訓練序 列得到的信道估計值計算出，之后采用信道跟蹤算法，不斷調整均衡系數。

目前，無線通信系統通常要采用交織技術，交織可以分散因信號時變特性 引起的時域深衰而導致的大量突發錯誤。常用的交織方法有塊交織、卷積交織。 數據在發送端以超幀為單位進行交織。

傳統的單向傳輸系統的幀結構是固定的，即M、N的值都是固定的。在實 時視頻傳輸等可變速率應用場景中，當信息速率較低時，經常要插入一些無用 的空包填補于有效數據段。這造成了帶寬的極大浪費。另一反面，當信道處于 嚴重的深衰時，若有效數據段的數據塊數N過大，信道跟蹤算法無法正常運行， 也會導致大量的突發錯誤。

發明內容