[發明專利]一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法

有效

• 申請號: 202110392636.5
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113242189B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 余華;陳奕毅;季飛;陳芳炯
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發明公開了一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法，適用于水聲通信領域的單載波傳輸系統，該方法在時域上對信道進行估計，根據信道沖激響應對信號進行時域和頻域均衡，并將初步均衡結果進行加權合并，作為自適應算法的期望信號，并對信號進行直接自適應均衡，該方法能顯著提高直接均衡階段的譯碼性能；同時，采用turbo均衡結構，在均衡器和譯碼器之間迭代地交換軟信息以便充分提取信道編碼的糾錯增益，從整體上逐步降低系統的誤碼率。相對于其他均衡方法，本發明能有效地消除水聲信道造成的碼間干擾，能更好地跟蹤信道隨時間的變化，同時具有更低計算復雜度的優點。

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域。具體涉及一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法。

背景技術

由于水聲信道具有嚴重的多徑效應、快速時變以及有限帶寬等特點，使得水聲通信具有較大的挑戰性。近些年，水聲通信技術的研究方向主要在提高頻帶利用率和信息傳輸速率上，且相干通信技術相比非相干技術更具有優勢，與此同時，為了保證在低信噪比環境下也能保持較可靠的通信性能，算法的復雜度也在不斷增加，影響通信的實時性。

在水聲通信系統中，聲波從發送端到接收端的過程會受到折射、反射以及散射等的影響，造成多徑衰落；同時，由于通信雙方的相對運動以及之間，會形成多普勒效應，使得信號處理起來更加困難。在單載波傳輸系統中，發送信號在時變多徑信道的影響下產生了嚴重的幅度和相位畸變，引入自身的符號間干擾。為了消除符號之間的干擾，需要采用更加復雜的均衡技術來消除符號間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)。

目前的通信系統中，最常用的均衡技術主要有兩種，分別是基于信道估計的turbo均衡技術(Channel Estimation based Turbo Equalizer，CE-TEQ)和基于直接自適應的turbo均衡技術(Direct Adaptation based Turbo Equalizer,DA-TEQ)，兩種方法各有優缺點，但根本目的均是為了消除ISI，提高系統的誤碼性能。近年來turbo均衡結構被廣泛用于水聲通信系統中，通過軟信息迭代的方式逐漸獲得更多編碼增益，提升整體性能，但是迭代的方式增加解調周期，使得實時性受到影響。

為了在算法的復雜度和實時性之間進行折衷，同時又能保證傳輸系統均衡的可靠性，消除信號傳輸過程的ISI，使系統獲得較低的誤碼率。有必要考慮新的接收機設計方法，亟待提出一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法。該方法是折衷考慮實現方法的復雜度和實時性能的接收機均衡方法，針對水聲信道下的單載波傳輸系統，先使用基于信道估計的方法，在時域和頻域對信號進行初步均衡，為自適應均衡的直接均衡階段提供期望信號，迭代均衡階段再利用均衡器和譯碼器之間的軟信息迭代過程，獲取糾錯增益，避免硬判決造成的信息損失；通過提高直接均衡階段結果的可靠性，進而加快迭代過程的收斂速度，提升水聲信道下的單載波傳輸系統的整體性能。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種結合信道估計的自適應均衡軟信息迭代接收方法，所述接收方法包括以下步驟：

S1、接收機在經過幀同步、多普勒估計和補償操作后，獲得一幀接收數據，將其記為接收信號幀y，接收信號幀y包括N_max個數據塊和N_max+1個訓練序列，每個數據塊包括N_d個接收符號，每個訓練序列包含N_t個接收符號，[·]^T表示對向量進行轉置，接收信號幀y以訓練序列開頭，數據塊和訓練序列相繼排列，每個數據塊前后各連接一個訓練序列，分別稱為該數據塊的前向訓練序列和后向訓練序列，從接收信號幀y中提取第n個數據塊r的前向訓練序列t_n和后向訓練序列t_n+1，采用信道估計算法進行沖激響應估計，分別得出估計信道和估計信道長度為L，即包含L個抽頭系數；