[发明专利]一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法

说明书

本发明公开了一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法，适用于水声通信领域的单载波传输系统，该方法在时域上对信道进行估计，根据信道冲激响应对信号进行时域和频域均衡，并将初步均衡结果进行加权合并，作为自适应算法的期望信号，并对信号进行直接自适应均衡，该方法能显著提高直接均衡阶段的译码性能；同时，采用turbo均衡结构，在均衡器和译码器之间迭代地交换软信息以便充分提取信道编码的纠错增益，从整体上逐步降低系统的误码率。相对于其他均衡方法，本发明能有效地消除水声信道造成的码间干扰，能更好地跟踪信道随时间的变化，同时具有更低计算复杂度的优点。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域。具体涉及一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法。

背景技术

由于水声信道具有严重的多径效应、快速时变以及有限带宽等特点，使得水声通信具有较大的挑战性。近些年，水声通信技术的研究方向主要在提高频带利用率和信息传输速率上，且相干通信技术相比非相干技术更具有优势，与此同时，为了保证在低信噪比环境下也能保持较可靠的通信性能，算法的复杂度也在不断增加，影响通信的实时性。

在水声通信系统中，声波从发送端到接收端的过程会受到折射、反射以及散射等的影响，造成多径衰落；同时，由于通信双方的相对运动以及之间，会形成多普勒效应，使得信号处理起来更加困难。在单载波传输系统中，发送信号在时变多径信道的影响下产生了严重的幅度和相位畸变，引入自身的符号间干扰。为了消除符号之间的干扰，需要采用更加复杂的均衡技术来消除符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)。

目前的通信系统中，最常用的均衡技术主要有两种，分别是基于信道估计的turbo均衡技术(Channel Estimation based Turbo Equalizer，CE-TEQ)和基于直接自适应的turbo均衡技术(Direct Adaptation based Turbo Equalizer,DA-TEQ)，两种方法各有优缺点，但根本目的均是为了消除ISI，提高系统的误码性能。近年来turbo均衡结构被广泛用于水声通信系统中，通过软信息迭代的方式逐渐获得更多编码增益，提升整体性能，但是迭代的方式增加解调周期，使得实时性受到影响。

为了在算法的复杂度和实时性之间进行折衷，同时又能保证传输系统均衡的可靠性，消除信号传输过程的ISI，使系统获得较低的误码率。有必要考虑新的接收机设计方法，亟待提出一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法。该方法是折衷考虑实现方法的复杂度和实时性能的接收机均衡方法，针对水声信道下的单载波传输系统，先使用基于信道估计的方法，在时域和频域对信号进行初步均衡，为自适应均衡的直接均衡阶段提供期望信号，迭代均衡阶段再利用均衡器和译码器之间的软信息迭代过程，获取纠错增益，避免硬判决造成的信息损失；通过提高直接均衡阶段结果的可靠性，进而加快迭代过程的收敛速度，提升水声信道下的单载波传输系统的整体性能。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种结合信道估计的自适应均衡软信息迭代接收方法，所述接收方法包括以下步骤：

S1、接收机在经过帧同步、多普勒估计和补偿操作后，获得一帧接收数据，将其记为接收信号帧y，接收信号帧y包括N_max个数据块和N_max+1个训练序列，每个数据块包括N_d个接收符号，每个训练序列包含N_t个接收符号，[·]^T表示对向量进行转置，接收信号帧y以训练序列开头，数据块和训练序列相继排列，每个数据块前后各连接一个训练序列，分别称为该数据块的前向训练序列和后向训练序列，从接收信号帧y中提取第n个数据块r的前向训练序列t_n和后向训练序列t_n+1，采用信道估计算法进行冲激响应估计，分别得出估计信道和估计信道长度为L，即包含L个抽头系数；