[发明专利]大频偏条件下单载波频域均衡系统载波频偏估计和补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域中宽带单载波通信的频偏估计和补偿方法。特别适用于大频偏环境下的单载波频域均衡通信系统的应用。

背景技术

单载波频域均衡通信系统多应用于无线通信信道，需要按照一定的结构，对信号进行组帧。利用帧头中的信道估计序列，可以对信道响应进行估计，并用于信号均衡。在帧长较长的情况下，即使在一帧时间内信道无明显变化，由于系统中各种频偏因素的存在，一帧的后段信号相对于信道估计序列也会产生较大的相位旋转，且无法通过均衡加以补偿，造成系统性能下降。

发明内容

在充分分析频偏对系统影响的基础上，本发明针对上述背景技术中的不足之处，提出频偏估计加相位偏转纠正的联合估计方法，可以有效的将系统中的较大频偏进行估计并补偿，提高系统抗频偏性能。

本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现，它包括如下步骤：

(1)在发射端，发射机对接收到的比特数据流进行分组；

(2)将分组后的数据流调制为调制信号波形；

(3)为每一调制信号波形分组加入循环前缀(CP)，并按照帧长要求，将多组已加入CP的调制信号波形分组，按顺序组成帧结构的数据部分；

(4)在每一帧数据前端插入信道估计训练序列；

(5)为每一帧数据中插入同步训练序列，并进行输出至中频；

(6)在接收端，对接收到的信号进行过采样，变为数字信号；

(7)对采样后的数字信号进行数字下变频和低通滤波，得到数字零中频信号；

(8)对数字零中频信号进行帧同步处理，找出分组的起始位置；

(9)由分组的起始位置开始，找出信道估计训练序列的两段相同序列，进行相关运算，获得频偏估计值，并利用该估计值对原数字零中频信号进行一次频偏纠正；

(10)对纠正过频偏的信号进行去除循环前缀处理；

(11)将调制分组数据和信道估计训练序列进行分离；

(12)对分离出的调制分组数据使用离散傅立叶变换(DFT)，将数据由时域变换到频域；

(13)利用分离出的信道估计训练序列进行信道估计，估计出调制信号基带内各子带的信道频域响应；

(14)利用估计出的调制信号基带内各子带的信道频域响应对调制信号频域数据分组进行信道均衡；

(15)对信道均衡后的调制信号频域分组数据进行逆傅立叶变换(IDFT)，将调制信号变换到时域；

(16)变换到时域的调制信号分为两路，一路进行相位偏转估计，并将估计值反馈至频域均衡器，在均衡时实现对相位偏转的纠正，实现闭环频偏补偿；另一路均衡后的调制信号进行信号解调及判决处理，得到解调数据码流。

步骤(4)中插入的信道均衡序列由两段相同的序列组成，并加入循环前缀。

步骤(16)中，相位偏转估计是利用调制信号星座图相位旋转特性来实现。

所述步骤(14)中，所采用的均衡算法为迫零均衡算法或者最小均方误差算法。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

本发明在只增加较小的系统开销的基础上，可以实现较大范围的频偏估计，以及较高精度的频偏补偿，并且方法的实现复杂度适中。

附图说明

图1是本发明实施例的数据组帧结构。

图2是本发明实施例的发射机原理方框图。

图3是本发明实施例的接收机原理方框图。

具体实施方式

参照图1，图1是本发明发射端改进后的数据组帧结构，发射端需要按照这样的帧结构进行组帧，然后发射。

参照图2、图3，本发明实施例发射机和接收机均工作于单载波分组传输方式，实施例信号调制方式采用PSK调制。

(1)在发射端，发射机对接收到的比特数据流进行分组；

图2发射机中的分组模块1负责对比特流进行分组。

(2)将分组后的数据流调制为调制信号波形；

波形调制模块2负责将分组模块1输出比特数据流调制为PSK信号，组成PSK调制信号分组。

(3)为每一调制信号波形分组加入循环前缀(CP)，并按照帧长要求，将多组已加入CP的调制信号波形分组，按顺序组成帧结构的数据部分；

插入CP模块3为每一个PSK调制信号分组插入CP，以便于接收端对接收信号进行频域均衡，并按照一定格式要求进行组帧操作。

(4)在每一帧数据前端插入信道估计训练序列，信道估计训练序列由两段相同的序列(CE)以及CP组成；