[发明专利]一种单载波频域均衡系统中的定时估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种单载波频域均衡系统中的定时估 计方法。

背景技术

目前，随着新的通信业务需求迅速增大，对无线通信系统和无线局域网的 传输速率提出了更高的要求，而传输速率的提高又给常规单载波系统带来了更 大的载波频偏、更严重的ISI(intersymbol-interference，符号间干扰)等问题。 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术可以 有效的克服频率选择性衰弱信道带来的码间干扰，逐渐成为无线通信及移动通 信领域的研究热点，在多种标准中被称为支撑技术。但是OFDM技术对载波同 步比较敏感，而且PAPR(Peak-to-Average Power Ratio，峰均功率比)较大， 因此单载波频域均衡系统方案被提出来。SC-FDE(single carrier system with frequency domain equalization，单载波频域均衡)是宽带无线传输中一种很有 前途的抗多径干扰的方法，和OFDM一样采取分块传输，并且采用CP(Cyclic Prefix，循环前缀)方式，这样就可以把信号与信道脉冲响应的线性卷积转化 为循环卷积，并且消除了多径引起的数据块的干扰。在接收端采用简单的频域 均衡技术就可以消除符号间干扰。SC-FDE系统相比OFDM系统不存在PAPR问 题，所以不需要使用昂贵的线性功率放大器，同时对载波同步也不是特别敏感， 因此SC-FDE技术目前受到越来越多的重视。

数字通信技术领域中的一个最核心问题就是同步问题，从技术上说分为载 波同步与定时同步。在经过无线移动信道后的接收端获取的基带采样信号中存 在着载波频率偏差、相位偏差及定时偏差，这些偏差一般来源于发射机和接收 机之间晶振的不匹配和无线移动信道中多普勒效应和频率选择性这几个方面， 即便是在信道相对平坦的室内环境，也会存在这些偏差。使用块传输技术的 SC-FDE系统对这些同步的偏差提出了更高的要求。SC-FDE系统的同步技术分 为载波同步和定时同步，其接收端的同步主要有以下几个任务：

1)帧到达检测，用于判定是否检测到信号，这是同步的第一步，只有判 定接收到的是有效信号才能进行后面的处理；

2)载波频偏捕获；

3)载波频率跟踪；

4)符号起始位置估计(块同步)，即在均衡之前准确知道起始位置(起始 的傅立叶变换FFT位置)，为获取更精确的位置，需要定时估计；

5)采样时钟频率的跟踪。

SC-FDE射频信号在解调到基带信号的过程中，由于受到信道时延的影响 接收信号会存在时延偏差。时延偏差对SC-FDE系统会造成多方面的影响，一 是使信号的星座图发生了旋转，二是带来了码元间干扰(ISI)，三是不进行时 偏校正无法进行精确的频偏估计，四是时延偏差的存在导致无法获取准确的傅 立叶变换窗的起始位置，导致信道估计、频域均衡精度下降，五是初始时延偏 差越大信道追踪、定时追踪、载波追踪的效果越差，这些都将导致系统无法正 常运行。因此初始定时估计的准确性将很大程度上影响系统的性能。一般的 SC-FDE系统中初始时延偏差应控制在5％的码元时间以内，因此为了维持 SC-FDE系统的良好性能，需要准确定时。

现有的SC-FDE系统在块同步之后，对于定时的处理主要有两种方式，一 种处理方式是直接在定时跟踪中补偿，把剩余的时延偏差放到追踪中解决。另 一种处理方式是进行定时估计，现有的定时估计算法思路和OFDM系统中频偏 估计思路相同，通过利用两段相同辅助数据对应的接收信号在频域上的相位差 来得到定时偏差，这种定时估计算法具体如下：设独特字(UW)序列A的长 度为L码元长度。令相邻的两块相同的UW序列A组成新的序列[A A]，得到其 在接收端的对应的采样信号序列分别为R₁＝[r(1)，…，r(L)]， R₂＝[r(L+1)，…，r(2L)]，r(t)t＝{1，2，...}表示接收端的信号采样值。由于存在定 时偏差的原因，理论上R1、R2序列的傅立叶变换就将时域上的时延偏差转化 为频域上的相位偏差，利用这种相位偏差就能得到所要估计的时延偏差。