[发明专利]单载波频域均衡实现方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于宽带无线传输技术，具体涉及一种单载波频域均衡实现方法和系统。

背景技术

国际电信联盟ITU已经制定4G系统标准，把移动通信系统同其他系统(如无线局域网，WLAN)结合起来，产生4G技术，提供更有效的多种业务，实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的无缝衔接并相互兼容，2010年前使数据传输速率达到100Mb/s。越来越高的传输带宽造成了严重的时间色散，接收信号中包含了有衰减和时延的多径波，引起频率选择性衰落，从而导致严重的码间干扰ISI，降低了传输性能，特别是在宽带高速率传输时，时延扩展跨越更多的码元，影响会更大，因此时间色散是无线信道传输速率受限的一个主要原因。如果单用时域均衡减轻ISI，需要较多滤波器抽头才能得到可接受的均衡效果，而且随着多径时延扩展的增大，均衡复杂度成指数增长，在这样高速传输中时域均衡是不实际的。鉴于单载波时域均衡(SC-TDE)调制解调技术的不足，无线通信物理层上需要采用新的调制解调技术，正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)正是在这种情况下被提出来的，成为无线通信研究的热点，作为IEEE802.16的备选方案。OFDM是一种高效的调制方式，因其优越的抗多径能力和频谱利用率而被广泛应用到宽带数字通信的各个领域。SC-FDE则是针对OFDM系统过大的PAPR(峰值平均功率比)，将发送端的IFFT模块移到接收端，它和OFDM多载波系统一样，具有优良的抗频率选择性衰落能力，可以满足下一代通信系统的传输。

SC-FDE采用OFDM中的信号处理方式，大大降低了均衡的复杂度，又保留了单载波调制的优势，大量的研究表明，SC-FDE具有如下显著特点：

(1)SC-FDE与OFDM具有近似的性能；

(2)与OFDM相比，SC-FDE大大降低了对相位噪声、频偏的敏感性和峰平比(PAPR)。从而降低了接收端调谐器的精度要求，也降低了功率放大器等模拟器件的成本，可以利用单载波成熟的射频技术；

(3)与单载波时域均衡系统相比，SC-FDE具有更强的抗多径能力，而均衡器复杂度大大降低；

(4)与OFDM在系统结构上相近，可与OFDM共存。例如，IEEE 802.16.3建议了一种双模式系统，这种系统仅仅通过改变IFIFT模块在发送端和接收端的位置，就可以同时支持OFDM和SC-FDE系统，能够灵活、高效地发挥两种技术的优势。

SC-FDE采用频域均衡消除频率选择性信道对信号的影响。频域均衡技术一般也采用传统的时域均衡中的算法和准则，与时域均衡不同的是频域均衡的算法是在频域上进行处理，这样简化了抽头个数，处理简单。同时由于无线信道的信道状态是随时间变化的，因此均衡模块需要通过信道估计估计出信道参数(包括信道冲激响应和信道信噪比)跟踪这种变化。

传统的单载波频域均衡系统通常采用图9所示的传输结构，相邻数据块之间有两个相同的独特字(Unique Word，UW)块，其中第一个UW可作为CP，用于防止信道对数据块之间的干扰，并与随后的UW结合使发送数据块具有周期性。

发明内容

本发明的目的是提供一种单载波频域均衡实现方法和系统，在确保高精度的前提下，以减少运算量。

本发明所述的一种单载波频域均衡实现方法，包括帧同步步骤、均衡步骤和信道估计步骤，

所述各步骤采用的数据帧包括训练序列部分和数据传输部分；

所述数据传输部分在后，数据传输部分由一个UW及该UW后的数据块组成；所述数据块包括多个连续的FFT块，每个FFT块均由一个数据段和一个UW组成，所述数据段在前，UW在后；

所述训练序列部分在前，训练序列部分由一个UW和该UW后的PN序列组成，所述长PN序列是由整数个UW组成，且长PN序列的长度与数据块中一个数据段长度相同。

所述帧同步步骤是采用基于多段UW序列的帧同步算法进行帧同步处理的。

所述信道估计步骤是采用时域平均方法进行信道估计处理的。

所述均衡步骤是采用判决反馈均衡方法进行均衡处理的。

所述基于多段UW序列的帧同步算法为：

设置本地UW窗，所述本地UW窗由M+2个连续的UW组成；

对数据帧内的前M+2个UW与本地UW窗进行互相关运算，其互相关定义如下：