[发明专利]单载波频域均衡系统中的自适应帧处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种单载波频域均衡系统中的 自适应帧处理方法及装置。

背景技术

在现有技术中，单载波频域均衡系统(Single Career-Frequency Domain equalization，简称为SC-FDE)是宽带无线传输中一种能够有效的对抗多径干 扰的系统。在无线通信系统中，除了受各种噪声的干扰，发射信号的多径传播 也影响着数据传输的误码率，并引起码间干扰。随着接入速率和数据传输速率 的提高，越来越高的传输带宽造成了严重的时间色散，接收信号中包含了经历 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。此时， 如果单用时域均衡减轻码间干扰，需要较多滤波器抽头才能得到可接受的均衡 效果，从而很难达到实时性要求，此外，随着多径时延扩展的增大，均衡复杂 度可能成指数增长。

第四代(4rd-generation，简称为4G)移动通信系统速率可达几十Mbps 甚至100Mbps，因此，在这样高的系统传输速率下的时域均衡是不实际的。随 着高速数字信号处理芯片的快速发展，大规模集成电路使得快速傅立叶变换技 术的实现不再是难以逾越的障碍，信号时频变换的复杂度得到了大大的降低。 从而使得传统时域上的均衡变换到频域上实现成为了可能。正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)和SC-FDE正是 在这样的背景下被提出来的。目前，各国的研究者就SC-FDE的原理和性能， 以及该系统特殊的符号结构和信号处理算法开始了研究，SC-FDE由于其性能 上的优势，逐渐受到人们的重视。

目前，随着移动通信业务的增加，无线通信已获得非常广泛的应用。无线 网络除了提供语音服务之外，还能够提供多媒体、高速数据业务、以及视频图 像业务。结合无线通信环境和移动多媒体应用业务的特点的视频图像的编码与 传输技术已成为当今信息科学与技术的前沿课题。

数字视频信号的特点包括：(1)数字视频信号的数据量大，数据传输速率 可以达到Mbps数量级；(2)由于人眼对数字视频信号的基本要求是延迟小， 而普通的数据通信对实时性的要求依比较低，因此相对普通数据通信而言，数 字视频信号要求更好的实时性；(3)由于视频编码算法的特点，数字视频信号 的速率是可变的。

无线环境的特点包括：(1)无线信道资源有限，由于无线信道环境恶劣， 有效的带宽资源十分有限，从而使得实现大数据量的视频信号的传输，尤其在 面向大众的无线可视应用中，无线信道的资源尤其紧张；(2)无线信道的物理 特点决定了无线网络是一个时变的网络；(3)在移动通信中，用户的移动造成 无线视频的服务质量(Quality of Service，简称为QoS)的保障十分复杂。

从上面数字视频信号的特点、以及无线环境的特点可以看出，视频信号对 传输的需要和无线环境的特点是矛盾的，因此无线视频传输面临着巨大的挑 战。

在现有的单向传输系统中，其帧结构一般是固定的。针对视频等可变速率 应用场景，在信息速率较低时，经常要插入一些无用的空包以填补帧，这造成 了带宽的浪费，无法充分发挥系统的性能。图1为现有技术中基于单载波频域 均衡技术的单向传输系统的传输帧结构，如图1所示，一帧由训练序列、有效 数据段和保护符号组成，而M个帧组成一个超帧。其中，训练序列用于信号 的同步以及信道估计，以进行后面有效数据段的解调。保护符号是一段无效数 据，用于消除传播效应、收发转换等延迟。有效数据段包含N个数据块，数据 块是单载波信号均衡、解调的基本单位。频域均衡系数的初始值由利用训练序 列得到的信道估计值计算出，之后采用信道跟踪算法，不断调整均衡系数。

目前，无线通信系统通常要采用交织技术，交织可以分散因信号时变特性 引起的时域深衰而导致的大量突发错误。常用的交织方法有块交织、卷积交织。 数据在发送端以超帧为单位进行交织。

传统的单向传输系统的帧结构是固定的，即M、N的值都是固定的。在实 时视频传输等可变速率应用场景中，当信息速率较低时，经常要插入一些无用 的空包填补于有效数据段。这造成了带宽的极大浪费。另一反面，当信道处于 严重的深衰时，若有效数据段的数据块数N过大，信道跟踪算法无法正常运行， 也会导致大量的突发错误。

发明内容