[发明专利]一种无循环前缀的单载波频域均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于宽带无线传输技术领域，特别涉及一种在无循环前缀保护情况下的单载波频域均衡的方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，宽带无线通信系统日益成为人们关注的热点。然而在宽带无线通信系统中，信道的多径效应会引入严重的符号间干扰（ISI），从而严重影响通信可靠性。单载波频域均衡（SC-FDE）是宽带无线传输中一种十分有效的对抗多径干扰的方法，由于其相对于时域均衡的低复杂度，以及相对于正交频分多址（OFDM）技术的低峰均比这两个优势，是目前公认的可用于对抗多径衰落的单载波解决方案，已得到国际上众多的标准化组织以及设备制造商的认可与采纳，并广泛应用于各种无线通信领域。

类似于OFDM系统，SC-FDE系统在接收端利用了高效的FFT运算，数据传输以块结构来实现，通过对每单个块添加循环前缀来抵抗多径干扰，从而可以采用频域均衡来消除ISI。其中CP的长度应该大于信道冲击响应的长度，这样可以使得原来的线性卷积转换成圆周卷积，从而使得不同的多径延迟在频域上表现为在不同频率上具有不同的相位旋转，多个时延信号的叠加则表现为频率选择性衰落，然而在信道条件已知的情况下，在频域进行信道补偿即是一个简单的线性相乘运算，计算复杂度低，在完成频域信道补偿完之后将整块频域数据通过IFFT转换到时域进行判决，即完成了频域均衡。

基于CP和频域均衡的单载波块传输系统在接收端通过FFT/IFFT可以方便地实现频域一阶均衡，具有与OFDM相近的复杂度和性能，克服了多径引起的频率选择性衰落。然而由以上描述可知，为抵抗多径衰落，CP长度必须大于信道冲击响应的长度，而在高速宽带系统中，多径干扰随着带宽的增加而成倍的增长，因此CP长度也成倍的增长，这使得CP消耗在总数据载荷中占的比重越来越大，导致带宽利用率大大降低，因此一种不采用CP的频域均衡技术能够避免CP的巨大开销，有效的提高带宽利用率，更好的实现高速宽带的数据传输。

发明内容

本发明的目的是克服现有基于CP的SC-FDE系统中CP开销大、带宽利用率低的问题，提出了一种无循环前缀的单载波频域均衡方法。该方法中，物理帧包括训练序列部分和数据传输部分，其中所述训练序列（UW）为ZC序列，长度为FFT块长，在训练序列前添加循环前缀（CP）；所述数据传输部分为数据块，每块长度为FFT块长。通过在接收端进行信道估计、块间干扰消除以及循环重构达到与带CP系统相同的性能，有效地提升了系统带宽利用率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种无循环前缀的单载波频域均衡方法，该方法包括以下步骤：

（1）接收机对模拟信号进行采样以及数字下变频之后，接收物理帧信号r；所述物理帧信号r包括训练序列以及数据传输部分；所述训练序列（UW）为ZC序列，长度为FFT块长，在训练序列前添加循环前缀（CP）；所述数据传输部分为数据块，每块长度为FFT块长；

（2）从接收得到的物理帧信号r中，根据物理帧结构提取出训练序列r_ZC，将该序列与本地序列进行移位相关运算以及降噪处理得到信道信息；

（3）根据2得到的信道信息以及上一符号块判决结果，来消除上一符号块对本符号块的干扰，即消除块间干扰；

（4）利用由2得到的信道信息以及本符号前一次迭代的判决结果，对3得到的信号r′(i)进行循环前缀的重构，使得符号块具有与传统SCFDE系统相同的循环特性；

（5）利用由2得到的信道信息以及4得到的循环重构之后的信号y(i)来进行频域一阶均衡，从而消除符号块内的符号间干扰；

（6）将由5频域均衡得到的数据块进行IFFT变换至时域，输入到译码器，进行软译码，得到译码软信息以及译码结果输出；

（7）迭代检测，利用6得到的译码软信息进行重映射作为判决结果返回步骤4，通过迭代消除ISI干扰，经过多次迭代操作达到需要的性能；

（8）解调，通过对译码输出结果进行判决，解调恢复原始发送数据。本发明的有益效果是，应用本发明的方法，在没有循环前缀保护的单载波频域均衡系统中，能够通过在接收端经过简单的迭代运算来抵抗多径干扰造成的IBI以及ISI，最终能够得到与带循环前缀保护的单载波频域均衡系统相接近的性能，从而能够有效的提升带宽利用率以及数据传输速率，适用于宽带单载波频域均衡系统。

附图说明

图1为无CP-SCFDE系统的结构原理示意图；

图2为无CP-SCFDE系统解调框图；

图3为块间干扰（IBI）消除示意图；