[发明专利]信道缩短均衡系数的求解方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种信道缩短均衡系数的求解方法及装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM，Orthogonal frequency Division Multiplexing)是一种频谱效率高、 能有效对抗多径的多载波调制技术，适用于宽带通信。它将单一的高速数据流分为多个低速 数据流并行传输，从而避免多径传播导致的符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)；在时 域符号前插入长度大于信道时延扩展(也称冲激响应长度)的循环前缀(CP，Cyclic Prefix)， 来避免多径传播导致的子载波间不正交，从而避免载波间干扰(ICI，inter-carrier interference) 和符号间干扰。然而，当信道时延扩展较长时，采用过长的CP会导致开销大，从而数据率 下降，即频谱利用率下降；而采用短于信道时延扩展的CP，则ICI和ISI无法完全消除，残 余的干扰使系统性能下降。

信道缩短均衡(CSE，channel shortening equalization)属于时域均衡，是在OFDM系统 接收机前端加入一个信道缩短均衡器，使得实际信道和信道缩短均衡器级联所得的等效信道 的冲激响应的能量尽量集中到短于CP长度的范围内，达到“信道缩短”和“CP够长”的效 果。

现有文献给出了适用于OFDM系统的信道缩短均衡器的多种信道缩短均衡最优系数的求 解方法，其中基于最小均方误差(MMSE，Minimum mean square error)准则的信道缩短均衡 系数求解方法更适用于功率时延谱稀疏、离散的信道，且复杂度低，易于分析和实现。MMSE 信道缩短均衡(MMSE-CSE)系数求解方法的目标是使信道缩短均衡器的输出与冲激响应长 度较短的目标信道的输出之间的均方误差最小，从而将等效信道的冲激响应(也就是实际信 道冲激响应和均衡器冲激响应的卷积)的能量尽可能压缩到长度为N_b的目标窗内，使循环前 缀长度只需达到N_b即可。其中，N_b为目标信道的冲激响应的长度。

现有MMSE-CSE系数求解方法假设发送信号采样服从均匀分布，又忽略了循环前缀对信 号统计特性的影响，因此发送信号采样的相关矩阵为单位矩阵，最小化的只是采样时间间隔 内信道缩短均衡器和目标信道输出之间的均方误差。

现有技术给出了求取MMSE-CSE系数求解方法：计算接收信号经信道缩短均衡器的输出 和发送信号经目标信道的输出之间的误差，使这个误差的均方值最小，求MMSE-CSE系数， 就是在均方意义上的均衡器系数最优解。目标信道的冲激响应的长度N_b不大于拟采用的CP 长度。在CP长度不足的条件下，采用MMSE信道缩短均衡能使等效信道冲激响应的能量主 要集中在长度不超过CP长度的窗内，见图1。图1a表示冲激响应长度L＝43的信道冲激响应 CIR；图1c是时延δ为16的目标信道冲激响应；图1b是采用长度为N_w＝32的信道缩短均衡 器后的等效信道的冲激响应，其信道缩短均衡器系数用现有方法算得。由图可见，经过信道 缩短均衡后，等效信道冲激响应的能量被集中在长度为N_b＝16的窗内(图1b中黑色实心部 分)，且与目标冲激响应(归一化幅度)的形状非常相似，即具有相似的能量分布。窗外残留 了少量能量，窗内和窗外的能量比SIR为21.4dB。