[發明專利]一種針對短波通信信道下單載波頻域均衡的信道估計方法

在審

• 申請號: 201410232030.5
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103973608A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 何旭;朱青云
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發明屬于短波通信技術領域，特別是涉及針對短波通信信道下單載波頻域均衡(Singl e Carrier Frequency Domain Equalization,SC-FDE)的信道估計方法。

背景技術

按照國際無線電咨詢委員會CCIR(Consultative Committee of International Radio)的劃分，短波是指波長在10m～100m，頻率在3MHz～30MHz的電磁波。利用短波進行的無線電通信稱為短波通信。短波通信實際是指使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz，可以使用的頻率范圍只有28.5MHz，按照國際規定，每個短波電臺占用3.7kHz的頻率寬度，現在最近提升了短波電臺的頻率寬度達到了6kHz～9kHz，但是通信的空間還是十分擁擠，在很大程度上限制了通信的容量和數據的傳輸速率。

短波通信基本上采用天波傳輸的形式，也就是靠電離層的一次或多次反射進行通信，因此存在嚴重的多徑效應，統計表明，多徑路數以3條出現的幾率最高，多徑延遲典型值為2～8ms，成為短波鏈路數據傳輸的主要限制。短波的天波信道是變參信道，信號的傳輸穩定性差。短波無線電通信主要是依靠電離層進行遠距離信號傳輸的，電離層作為信號反射媒質的弱點是，參量的可變性很大。他的特點是路徑損耗、延時擴展、噪聲和干擾，都是隨晝夜、頻率、地點而不斷變化著。一方面電離層的變化讓信號產生衰落，衰落的幅度和頻率不斷的變化。另外，大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重。大氣和工業無線電噪聲主要集中在無線電頻譜低端，隨著頻率的升高，強度逐漸降低。雖然，在短波頻段這類噪聲干擾比中長波段低，但是強度仍然很高，嚴重影響短波的通信可靠性，尤其是脈沖型突發噪聲，經常會使數據傳輸出現突發性錯誤，嚴重影響通信質量。

新一代短波通信系統主要是高速短波數字通信系統，存在并行和串行兩種體制。并行體制的主要思想是將短波信道分割成若干并行的子信道，分別在每個子信道上傳送一個副載波，采用正交調制，用多個副載波并行傳輸的方法提高速率，又稱為多音。典型的系統有法國的Thomson(湯姆森)公司的實現途徑，采用OFDM(Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用)體制，子載波的個數為79；但OFDM技術發射功率分散，信號峰均比很大，抗頻率選擇性衰落差，很難消除碼間串擾。

串行體制采用單一載波的發送方式，因只采用一個載波，也稱為單音。數據以串行方式調制發送，碼元寬度短，要達到比較高的速率，如2.4kbps，碼間串擾將十分嚴重。實際工作中則需采用適當的均衡技術來對抗碼間串擾。針對短波通信領域，最為常用的均衡技術為單載波時域均衡(SC-TDE)技術。但是隨著數據傳輸速率的提高，當傳輸帶寬越接近信道的相干帶寬，時間色散將越嚴重，此時接收信號隨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串擾。如果單用時域均衡減少碼間串擾，需要較多的濾波器抽頭才能得到可接受的均衡效果，這樣很難達到實時性的要求，而且隨著多徑時延擴展的 增大，均衡復雜度甚至可以成指數增長。

單載波頻域均衡(SC-FDE)技術寬帶無線傳輸的一種有效對抗多徑干擾的方法，相比較于正交頻分復用(OFDM)技術，單載波頻域均衡具有峰均比低，抗頻率選擇性衰落強，在相同條件下可以達到更高的傳輸速率和更低的誤碼率，相比較于一般的單載波時域均衡技術，復雜度也大大的降低，并使用與傳輸更高的速率。然而，不同的信道環境對系統性能影響不用，正確的信道估計方法成為SC-FDE的關鍵。目前，針對短波信道下的單載波頻域均衡的信道估計方法中導頻塊UW序列個數太多，導致信道估計計算量大，大大降低系統傳輸效率。因此，提供一種更合理的針對短波信道下的單載波頻域均衡的信道估計方法成為我們的研究重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對短波通信信道下單載波頻域均衡信道估計方法，用于解決現有技術中存在的由于導頻塊UW序列個數太多以至于降低系統傳輸效率的問題。

本發明的技術方案為：一種針對短波通信信道下單載波頻域均衡的信道估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

首先將輸入數據流進行調制、數據分塊，并在數據塊間插入UW序列導頻塊；

然后采用最小二乘算法(LS)或者最小均方算法(LMMSE)計算得UW序列導頻塊信道估計值；

最后通過內插算法計算得數據中所有數據塊的信道估計值。

其中，所述內插算法為為就近插值算法、線性插值算法、二階插值算法或三樣條插值算法。