[發明專利]一種基于幀格式參數可變的大動態單載波頻域均衡方法

有效

• 申請號: 201910900130.3
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110474857B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 楊卓凱;吳豐;王煒濤;徐平
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十研究所
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于幀格式參數可變的大動態單載波頻域均衡方法，根據多徑信道時延參數計算CP長度，初始設定數據塊的數目為最小值，根據消息包比特數計算每個數據塊數據長度，最后得到導頻長度并生成導頻，確定幀格式；在最小均方誤差算法基礎上，提出一種新的噪聲方差估計方法，提高低信噪比條件下的頻域均衡性能。本發明兼顧考慮了均衡誤包率性能與時延之間的平衡，利用“重復序列FFT后偶數位置數值為0”的定理為基礎，只需前后導頻相同即可，不需依賴于載波同步，因此適用于大動態多普勒條件。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其是大容量傳輸中的一種單載波頻域均衡方法，可用于復雜環境條件或低仰角通信時信道的估計與補償。

背景技術

在超寬帶通信系統中，當用戶處于復雜環境或低仰角條件下，傳輸信號由于多徑的影響帶來嚴重的碼間串擾，導致接收端的誤比特率明顯增大。在單載波通信中，解決多徑問題通常采用時域均衡和頻域均衡兩種方法，隨數據傳輸速率的加快、多徑數目的增加，時域均衡技術的復雜度明顯增高，已不適用于目前大容量數據傳輸系統，而頻域均衡技術廣泛應用于移動通信系統中，降低系統復雜度，提升系統性能。因此，對單載波頻域均衡技術的研究有重要意義。

IEEE802.16定義了無線城域網的接口規范，在單載波傳輸方案里建議采用導頻+數據塊的方式實現頻域均衡，提出連續傳輸模式(多塊數據塊和導頻)和突發傳輸模式(單個數據塊和導頻)，但不足之處在于并沒有指出連續傳輸模式下，均衡性能趨于最優時，幀格式中數據塊的最少數目。數據塊數目越多，信道估計越準確，但處理時延越大，耗費信號處理資源越多，因此，在固定長度的幀格式時，研究數據塊數目如何選擇有重要意義。

此外，IEEE802.16單載波傳輸方案里的連續傳輸模式，中間導頻無法避免前面數據塊帶來的碼間串擾，降低信道估計精度，需考慮幀格式數據段間添加可變長度CP和導頻，隔離數據塊對導頻段碼間串擾的影響，不足之處是增加了系統開銷。

何糧宇在“單載波快傳輸系統多天線技術研究”(東南大學優秀碩士學術論文，2018.04)中指出單載波頻域均衡常采用最小均方誤差均衡算法，低信噪比條件下，均衡性能與噪聲方差的估計精度密切相關，需考慮高精度的噪聲方差估計方法?，F有工程上噪聲方差估計方法都是建立在載波同步的基礎上，利用相關峰的自相關特性進行估計，或者直接設定為固定常數值，但不足之處在于，在某些大動態多普勒條件下，以及極低信噪比條件下，原有方法都不再適用。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于幀格式參數可變的大動態單載波頻域均衡方法。本發明提出兩點發明：1)提出了一種適用于單載波頻域均衡的幀格式設計方法，該方法給出幀格式中最小需要的數據塊數目，提出CP和導頻長度的設計方法，提出導頻生成算法，該方法設計的幀格式信道估計精度高，處理時延小，加入CP隔離數據塊對導頻段碼間串擾的影響；2)提出新的噪聲方差估計方法，提高低信噪比條件下的頻域均衡性能，同時該噪聲方差估計方法適用于大動態多普勒條件。

為實現上述目的，本發明的技術思路是：

1)根據多徑信道時延參數計算CP長度，初始設定數據塊的數目為最小值，根據消息包比特數計算每個數據塊數據長度，最后得到導頻長度并生成導頻，確定幀格式；

2)在最小均方誤差算法基礎上，提出一種新的噪聲方差估計方法，提高低信噪比條件下的頻域均衡性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的詳細步驟如下：

步驟1：系統指標要求多徑最大時延為τ，消息包比特數為N，符號周期為T_s，接收導頻向量為U_r，本地導頻向量為U_l，接收數據為{y_i}，則確定CP的符號數N_CP，滿足條件：

N_CP＝f(τ/T_s)