[發明專利]一種采用時頻域聯合的單載波調制的信號傳輸方法

在審

• 申請號: 201410190722.8
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103973619A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曾捷;粟欣;劉莉莉;容麗萍;李澤嬌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L27/01
• 分類號: H04L27/01;H04L1/00;H04L27/26
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于數字信息傳輸技術領域，尤其涉及寬帶無線移動通信系統中的單載波調制技術。

背景技術

在寬帶無線移動通信系統中，發射信號在傳播過程中往往會受到環境中的各種物體所引起的遮擋、吸收、反射、折射和衍射的影響，形成多條路徑信號分量到達接收機。不同路徑的信號分量具有不同的傳播時延、相位和振幅，并附加有信道噪聲，它們的疊加會使復合信號相互抵消或增強，導致嚴重的衰落。這種衰落會使得接收機的接收信號產生失真，降低通信的可靠性。此外，如果發射機或接收機處于相對移動狀態，由于多普勒效應的存在，接收信號會產生更為嚴重的失真。傳統的時域均衡可以消除多徑帶來的碼間干擾(Inter Symbol Interference，以下簡稱ISI)的，它利用均衡器產生的時間波形去直接校正已畸變的波形，使包括均衡器在內的整個系統的沖擊響應滿足無碼間干擾條件。由于時域均衡的計算復雜度與最大時延擴展成正比關系，這大大增加了時域均衡系統的實現復雜度，限制了其在寬帶無線移動通信中的應用。(所謂最大時延擴展，就是指最大傳輸時延和最小傳輸時延的差值，即最后一個可分辨的時延信號與第一個時延信號到達時間的差值，實際上就是脈沖展寬的時間。)

正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下簡稱OFDM)系統的信號傳輸流程如圖1所示。信源經信道編碼后進行星座映射得到數據流，然后將數據流轉換成多路并行數據塊并對數據塊進行快速傅立葉反變換(Inverse Fast Fourier Transform，以下簡稱IFFT)將數據塊轉換到時域，最后在時域的各數據塊前插入循環前綴(Cyclic Prefix,以下簡稱CP)后形成OFDM信號發射出去；OFDM信號通過信道傳輸后到達接收端，接收端在對接收到的信號去除CP后進行快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，以下簡稱FFT)轉換回頻域，經均衡后進行星座逆映射、信道譯碼恢復出原始信息(信宿)。

上述傳輸方法是一種高效的調制方式，該傳輸方法由于具有頻譜利用率高、抗頻率選擇性衰落等優點而被廣泛地應用到寬帶無線移動通信的各個領域。但是，OFDM也有峰均功率比(Peak to Average Power Ratio，以下簡稱PAPR)過大、對頻偏敏感等不足。相對于OFDM，作為寬帶無線移動通信中另一種有效的對抗信道衰落特性的方法，單載波頻域均衡(Single Carrier-Frequency Domain Equalization,以下簡稱SC-FDE)被提了出來，其系統的信號傳輸流程如圖2所示，包括以下幾個步驟：

1)將發送端要發送的信息依次進行信道編碼和星座映射，得到映射后的信息；

2)對上述映射后的信息分塊后，在每塊前端加CP形成SC-FDE符號后發射出去；

3)接收端從信道中接收上述SC-FDE符號；

4)對上述SC-FDE符號同步后除去SC-FDE符號中的CP，得到SC-FDE符號中的數據塊；

5)對上述數據塊進行FFT操作，將其轉換至頻域；

6)利用信道估計出來的信道信息，對上述轉換至頻域中的數據進行均衡，得到均衡后的頻域數據；

7)將均衡后的頻域數據進行IFFT操作，將其轉換回時域；

8)將轉換回時域中的數據進行星座逆映射、信道譯碼后恢復出原信息(信宿)。

上述SC-FDE方法相比OFDM有以下幾個優勢：

第一、SC-FDE在信道中傳送的是直接在時域上調制的信號，包絡是多進制相移鍵控(Multiple Phase Shift Keying，以下簡稱MPSK)或多進制正交幅度調制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation，以下簡稱MQAM)的信號，包絡比較恒定，PAPR低，而OFDM信號是由一系列的子載波信號重疊起來的，當其各子載波相位相同時會產生很高的PAPR。因此，相對于OFDM，SC-FDE降低了射頻成本。

第二、與非自適應的OFDM系統不同，SC-FDE可以不采用編碼來對抗頻率選擇性。

第三、SC-FDE對載波頻偏不敏感，減小了接收信號時頻率同步的代價。