[发明专利]一种单载波分数阶傅立叶域均衡技术

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种单载波均衡技术，属于宽带无线数字通信领域。可以用于提高系统抗码间干扰性能。

背景技术

单载波频域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization，SC-FDE)系统与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统类似，也是一种分块传输技术，根据傅立叶变换的特点采用频域均衡技术来消除多径传播引起的帧内符号间干扰。与OFDM技术相比，具有与其相似的抗多径干扰能力，并具有较小的峰值平均功率比(Peak toAverage Power Ratio，PAPR)，克服了OFDM信号由于具有很大的PAPR，需要采用昂贵的大线性动态范围放大器的缺点，适用于各种移动设备；与传统的单载波时域均衡(Single CarrierTime Domain Equalization，SC-TDE)系统相比，克服了SC-TDE技术由于阶数限制，不能解决信道大多径时延的问题，同时对于频域均衡，因为时域卷积等于频域相乘，使其均衡复杂度大大降低。在这种背景下，这种结合OFDM系统优点和传统单载波系统优点的SC-FDE技术受到了人们极大的重视。在IEEE802.16e的物理层标准2-11GHz频段中，推荐了OFDM和SC-FDE两种传输方案。

但是，采用传统的SC-FDE技术具有以下缺点：

(1)当采用频域线性均衡器时，基于迫零准则的ZF均衡器可以完全消除信道产生的码间干扰，但在频率选择性信道中，尤其是信道具有频域上的深衰落极点时，会使噪声增强，降低系统的信噪比，导致系统性能下降；而基于最小均方误差准则的MMSE均衡器可看作是信道噪声与残留码间干扰二者的折衷，在信道具有频域上的深衰落极点时性能优于ZF均衡器，但MMSE均衡不能完全消除码间干扰。

(2)针对频域线性均衡器的缺点，Benvenuto.Nevio和Zhu.Yu等人在2002年和2006年分别提出了FD-DFE及FDE-NP两种判决反馈均衡方法，可以进一步消除残留码间干扰，然而其性能均依赖于判决反馈滤波器的阶数，阶数越高性能越好，但计算复杂度也越高。近年来更复杂的最大似然序列均衡技术(MLSE)也逐渐应用于均衡器设计中，但其计算复杂度同样非常大。因此，当信道变化较快时，系统性能无法得到保证。

因此，为了能在保证系统复杂度的前提下，达到更好的消除码间干扰的效果，本发明采用分数阶傅立叶变换(Fractional Fourier Transform，FRFT)来代替SC-FDE技术中的传统傅立叶变换，进行分数阶傅立叶域均衡。下面，就对分数阶傅立叶变换及其离散算法和分数阶卷积定理进行简单介绍。

分数阶傅立叶变换是傅立叶变换的一种广义形式。作为一种新的时频分析工具，FRFT可以解释为信号在时频平面内，坐标轴绕原点的旋转。

信号x(t)的FRFT定义为：

Xp(u)={Fp[x(t)]}(u)=∫-∞+∞x(t)·Kp(t,u)dt---(1)]]>