[发明专利]基于低复杂度频域线性均衡的载波间干扰消除的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种无线通信技术领域的方法，具体是一种基于低复杂度频域线性均衡 (Frequency-domain Linear Equalization)的载波间干扰(Inter-Carrier Interference， ICI)消除的方法。

背景技术

无线电频谱是一种宝贵的自然资源，在现有的低频段无线通信系统尤其是在频率需求非常 紧张的数百MHz到36Hz无线频带中，频谱资源的使用竞争相当激烈。这将成为宽带无线通信 技术向国民经济发展各个领域普及应用的一个瓶颈。目前正在考虑的一个可行的解决方案是把 信号调制至频谱资源充裕的更高频段，例如6GHz-15GHz。然而随着频率的提高，终端移动引 起的多普勒频移和收发两端本地振荡器之间的频率偏移会更加严重，这将会破坏OFDM子载波 间的正交性，从而产生严重的载波间干扰，降低系统的性能。因此在接收端进行ICI的消除工 作就显得十分重要，频域均衡就是一种有效的途径。

经对现有文献检索发现，Y.S.Choi等人在2001年《IEEE Transactions on Communications》 上发表的题为“On channel estimation and detection for multicarrier signals in fast  and selective Rayleigh fading channels(快速选择性瑞利衰落信道中多载波信号的信道估 计与检测)”的文章中，提出了块线性均衡器MMSE(Minimum Mean Square Error)来消除ICI。 该方法首先计算信道频域响应矩阵，然后利用该矩阵进行后续处理和求逆过程，在接收端进行 频域补偿和干扰消除。MMSE均衡方法利用了所有的信道信息，所以能很好地消除ICI。然而信 道频域响应矩阵的求解及其求逆要进行大量的复数乘法运算，系统复杂度较高。对于子载波数 为N的OFDM系统，时间复杂度为O(N³)，因此在具体实现时对硬件的要求就会很高。

又经检索发现，Schniter P在2004年《IEEE Transactions on Signal Processing》上发 表的题为“Low-complexity equalization of OFDM in doubly selective channels(双选择 性信道条件下OFDM系统的低复杂度均衡方法)”的文章中，提出了一种低复杂度MMSE(LCMMSE) 方法来消除ICI。该方法根据ICI的相邻载波分布特性，在接收端做MMSE均衡时用带状结构去近 似信道频域响应矩阵，并将信道频域响应矩阵划分为一系列部分子矩阵。对于子载波数为N的 OFDM系统，时间复杂度为O(N²logN+Q²N)，Q为带状结构的宽度因子。该方法通过选择不 同大小的参数Q来实现性能与复杂度的折衷。由表达式可知，即使牺牲一定的系统性能，所需 求的时间复杂度还是很大的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于低复杂度频域线性均衡的载波 间干扰消除的方法。本发明通过一维时域滤波预处理消除大部分ICI，采用带状近似结构控制 信道频域响应矩阵求逆过程所需的复数乘法次数，从而能在获得系统高性能的情况下大幅度降 低系统时间复杂度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一：对OFDM符号内的信道响应进行提取时变因子的处理，将线性时变信道h(n，:)等效 为无时延时变因子β_n与另一时变信道h₁(n，:)的乘积，得到无时延时变因子β_n和时变信道 h₁(n，:)的信道响应。

所述的提取时变因子的处理，具体步骤为：

1)将OFDM符号内首时刻信道响应h(1，:)和尾时刻信道响应h(N，:)构造成L×2维矩阵 H＝(h(1，:)^T h(N，:)^T)，并对H进行SVD分解得到：