[發明專利]單載波頻域均衡系統中的同步方法及其實現電路

有效

• 申請號: 201110447925.7
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102594745A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 時龍興;張萌;宗倩;周應棟;王喆;田茜;劉昊;葉將
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術領域

本發明涉及無線通信領域，如無線傳感器網絡、寬帶無線通信系統等，尤其涉及一種基于單載波頻域均衡(Single?Carrier?System?with?Frequency?Domain?Equalization，SC-FDE)技術的同步方法。

背景技術

無線通信在經歷了從模擬通信到數字通信、從FDMA至CDMA的飛快發展，是技術更新最快、市場容量最大的產業。無線通信發展到今天，越來越多服務內容對數據傳輸速率提出了越來越高的要求，而頻譜資源嚴重不足已經日益成為制約無線通信事業發展的瓶頸。雖然第二代移動通信可以比現有傳輸速率快上千倍，但是仍無法滿足未來多媒體通信的要求。因此，如何充分開發利用有限的頻譜資源，提高頻譜利用率，成為當今無線通信技術研究的熱點之一。在提高頻潛利用率的同時，保證傳輸的可靠性也是一個重要的問題。未來的無線通信應用對應用環境有更高的要求，這就需要新的無線通信技術能夠適應更加惡劣的信道，能夠克服各種不利影響。

無線通信技術被運用于多種不同的系統中，如無線傳感器網絡、寬帶無線通信系統等。無線傳感器網絡(WSN)是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監測和采集網絡分布區域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發送到網關節點，以實現復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點，有著廣闊的應用前景。隨著無線傳感網絡的發展，較高速率的數據傳輸變得非常有必要，尤其是突發數據包的傳輸，需要適應傳感網靈活部署、低成本、小體積的應用需求。另外，寬帶無線數字通信也是當前無線通信技術的發展前沿，在未來的語音、視頻、數據及多媒體等綜合業務方面有廣闊的應用前景。

在單載波頻域均衡的位同步方面具有代表意義的研究是2002年卡勒頓(Carleton)大學等研究機構的David?Falconer、Sirikiat?Lek?Ariyavisitakul，Anader?Benyamin-Seeyar等學者在IEEE?Communications?Magazine發表的″Frequency?Domain?Equalization?for?Single-Carrier?Broadband?Wireless?Systems″論文，文中提出了單載波頻域均衡(SC-FDE)技術，該技術能夠在無線傳感器網絡、寬帶無線通信等系統中得到了靈活的運用，它具有較低的峰均比和相位噪聲的敏感性，降低了功率放大器等模擬器件的功耗和成本；而且在存在時延擴散的傳播條件下，SC-FDE系統能夠獲得與OFDM系統近似的性能；同時SC-FDE系統發射端結構簡單，降低了發射端的功耗。因此，SC-FDE系統能夠廣泛的應用于無線通信系統中。其后相繼出現一些文獻對SC-FDE系統中的各項關鍵技術展開了深入地討論。

在SC-FDE系統中，同步是極為關鍵的一步。SC-FDE系統對同步誤差(尤其是位同步誤差)非常敏感。對于采樣時鐘的相位偏差，經FFT變換到頻域以后，相當于每個碼元的相位旋轉，是乘性的干擾，可以通過頻域均衡糾正過來；采樣時鐘的頻率偏差，變換到頻域上相當于引入了載波間干擾，無法通過頻域均衡補償，而且，IFFT變換回時域后的信號同樣存在位同步誤差，對于判決存在很大的干擾。此外，采樣時鐘的頻率偏移(頻偏)還會造成信號的定時漂移，影響同步的性能。因此，SC-FDE系統的同步模塊，尤其是其中的位同步模塊，是整個系統設計的關鍵技術之一。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種新的基于單載波頻域均衡技術的位同步方法，具體技術方案如下：

采用一種基于訓練字的復用技術，用三組訓練序列實現了單載波頻域均衡(SC-FDE)系統中的同步，具體來說，是把SC-FDE系統中的幀結構的前導分成3個訓練序列TS1、TS2和TS3；

在同步和信道估計的算法中，有基于非數據輔助的算法與基于數據輔助的算法等方式，基于非數據輔助的算法一般收斂速度較慢，且算法實現較為復雜，因此本文采用基于數據輔助的算法，其收斂速度較快，適用于較高速率的數據傳輸。在基于數據輔助的算法中，一般通過在幀頭位置插入訓練序列的方式來進行。每個訓練序列由不同的訓練字組成，是發送端和接收端所共知的序列。每個訓練字由獨特字(Unique?Word，UW)構成，要求在時域呈現隨機性，而在頻域有平坦的幅度響應，UW由恒包絡零自相關(Constant?Amplitude?and?Zero?AutoCorrelation，CAZAC)序列來實現。由此組成的訓練序列受噪聲及頻偏影響較小，對于同步和信道估計算法非常適用。