[發明專利]單載波頻域均衡實現方法和系統

在審

• 申請號: 201510085567.8
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104618282A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 游慶和;羅斌;雙濤;須民健;廖強
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L25/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 朱振德

技術領域

本發明屬于寬帶無線傳輸技術，具體涉及一種單載波頻域均衡實現方法和系統。

背景技術

國際電信聯盟ITU已經制定4G系統標準，把移動通信系統同其他系統(如無線局域網，WLAN)結合起來，產生4G技術，提供更有效的多種業務，實現商業無線網絡、局域網、藍牙、廣播、電視衛星通信等的無縫銜接并相互兼容，2010年前使數據傳輸速率達到100Mb/s。越來越高的傳輸帶寬造成了嚴重的時間色散，接收信號中包含了有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ISI，降低了傳輸性能，特別是在寬帶高速率傳輸時，時延擴展跨越更多的碼元，影響會更大，因此時間色散是無線信道傳輸速率受限的一個主要原因。如果單用時域均衡減輕ISI，需要較多濾波器抽頭才能得到可接受的均衡效果，而且隨著多徑時延擴展的增大，均衡復雜度成指數增長，在這樣高速傳輸中時域均衡是不實際的。鑒于單載波時域均衡(SC-TDE)調制解調技術的不足，無線通信物理層上需要采用新的調制解調技術，正交頻分復用(OFDM)和單載波頻域均衡(SC-FDE)正是在這種情況下被提出來的，成為無線通信研究的熱點，作為IEEE802.16的備選方案。OFDM是一種高效的調制方式，因其優越的抗多徑能力和頻譜利用率而被廣泛應用到寬帶數字通信的各個領域。SC-FDE則是針對OFDM系統過大的PAPR(峰值平均功率比)，將發送端的IFFT模塊移到接收端，它和OFDM多載波系統一樣，具有優良的抗頻率選擇性衰落能力，可以滿足下一代通信系統的傳輸。

SC-FDE采用OFDM中的信號處理方式，大大降低了均衡的復雜度，又保留了單載波調制的優勢，大量的研究表明，SC-FDE具有如下顯著特點：

(1)SC-FDE與OFDM具有近似的性能；

(2)與OFDM相比，SC-FDE大大降低了對相位噪聲、頻偏的敏感性和峰平比(PAPR)。從而降低了接收端調諧器的精度要求，也降低了功率放大器等模擬器件的成本，可以利用單載波成熟的射頻技術；

(3)與單載波時域均衡系統相比，SC-FDE具有更強的抗多徑能力，而均衡器復雜度大大降低；

(4)與OFDM在系統結構上相近，可與OFDM共存。例如，IEEE?802.16.3建議了一種雙模式系統，這種系統僅僅通過改變IFIFT模塊在發送端和接收端的位置，就可以同時支持OFDM和SC-FDE系統，能夠靈活、高效地發揮兩種技術的優勢。

SC-FDE采用頻域均衡消除頻率選擇性信道對信號的影響。頻域均衡技術一般也采用傳統的時域均衡中的算法和準則，與時域均衡不同的是頻域均衡的算法是在頻域上進行處理，這樣簡化了抽頭個數，處理簡單。同時由于無線信道的信道狀態是隨時間變化的，因此均衡模塊需要通過信道估計估計出信道參數(包括信道沖激響應和信道信噪比)跟蹤這種變化。

傳統的單載波頻域均衡系統通常采用圖9所示的傳輸結構，相鄰數據塊之間有兩個相同的獨特字(Unique?Word，UW)塊，其中第一個UW可作為CP，用于防止信道對數據塊之間的干擾，并與隨后的UW結合使發送數據塊具有周期性。

發明內容

本發明的目的是提供一種單載波頻域均衡實現方法和系統，在確保高精度的前提下，以減少運算量。

本發明所述的一種單載波頻域均衡實現方法，包括幀同步步驟、均衡步驟和信道估計步驟，

所述各步驟采用的數據幀包括訓練序列部分和數據傳輸部分；

所述數據傳輸部分在后，數據傳輸部分由一個UW及該UW后的數據塊組成；所述數據塊包括多個連續的FFT塊，每個FFT塊均由一個數據段和一個UW組成，所述數據段在前，UW在后；

所述訓練序列部分在前，訓練序列部分由一個UW和該UW后的PN序列組成，所述長PN序列是由整數個UW組成，且長PN序列的長度與數據塊中一個數據段長度相同。

所述幀同步步驟是采用基于多段UW序列的幀同步算法進行幀同步處理的。

所述信道估計步驟是采用時域平均方法進行信道估計處理的。

所述均衡步驟是采用判決反饋均衡方法進行均衡處理的。

所述基于多段UW序列的幀同步算法為：

設置本地UW窗，所述本地UW窗由M+2個連續的UW組成；

對數據幀內的前M+2個UW與本地UW窗進行互相關運算，其互相關定義如下：