[发明专利]一种无线时变信道下SC-FDE系统的信道均衡方法

说明书

本发明涉及一种无线时变信道下SC‑FDE系统的信道均衡方法，包括：1)按照基于SC‑FDE系统的短波统美军标MIL_STD_188_110C的数据帧结构，在发送端，在未知数据后插入一定长度的训练序列(独特字UW)；2)在接收端，在时域上对FFT块进行适当分段；3)对每一个数据段使用MMSE均衡方法进行粗均衡判决；4)引入低复杂度的时域穷尽搜索方法对粗均衡判决结果进行细均衡判决。本发明方法相对传统方法，均衡性能大大改善。在信噪比24dB时，相较于传统方法，本发明方法误码率减低了大约1.5个数量级。因此，本发明方法大大地提高了无线时变信道下SC‑FDE系统的信道均衡性能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及无线时变信道下SC-FDE系统的信道均衡方法。

背景技术

短波通信的工作频率在3MHz～30MHz范围内，它凭借其设备简便、灵活机动、抗毁性强等优点广泛运用于军事通信和应急通信等各领域。在无线通信系统中，系统的传输性能很大部分受到无线信道的制约，而单载波频域均衡(SC-FDE)作为一种抗多径干扰的技术，有着和多载波系统代表正交频分复用(OFDM)相似的系统框图，同时避免了OFDM峰均比较高和频偏敏感等弊端，总体来说，SC-FDE具有良好的抗多径干扰能力和频域均衡复杂度低等特点，因此，被广泛地应用到有线和无线网络中。短波通信是无线电波依靠电离层的反射而进行通信的，这样会导致多径分布具有时变性。信道均衡的主要目的是消除多径效应引起的码间干扰(ISI)，从而正确地解调出发送信号。同时，电离层的快速变化会导致多普勒频移和多普勒扩展，导致信道衰落在时间上和频率上都不是平坦的，这种时频双选择性信道会给降低信道均衡的性能，因此，如何提高无线时变信道下SC-FDE系统的信道均衡的性能有着更进一步的研究价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提出了一种高均衡性能、低复杂度的无线时变信道下SC-FDE系统的信道均衡方法。

为了实现上述目的，本发明提出的方法具体步骤如下：

a)根据美军标MIL_STD_188_110C的数据帧的结构要求，在每个未知数据后插入长度为N_U的训练序列(独特字UW)；

b)在接收端，时域上对FFT块进行合理分段，使得每个数据段内的归一化多普勒频移可以忽略不计，具体实现方法是：

i.在步骤a)中插入相同的UW，让未知数据前的训练序列可看成未知数据后的训练序列的循环前缀，构造循环卷积的结构。

ii.将FFT块进行合理分段，使得分段数C最好满足f_d为多普勒频扩，f_s为符号采样频率，N为FFT数据块的长度。

接收信号y(n)可表示为

其中，为第c个矩形窗函数。

M为每一个数据段的长度，x(n)、h(n)分别为发送信号，信道冲激响应。

c)分别对每个数据块进行MMSE均衡，具体实现方法是：

假设每个数据段内的信道是不变的，我们定义第c个数据段内的冲激响应为

h_l(n)≈h_l(n_c)

其中，n_c＝cM+M/2为第c个数据段的中间时刻，c＝0，...，C-1，l＝0，...，L-1，n＝cM，...，cM+M-1。

假设发送信号的平均功率为加性高斯白噪声的方差为可以得到MMSE均衡器数据段内每个频点的滤波系数W_c可表示为：

均衡过程如下：