[发明专利]基于Vector OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于Vector OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法。 

背景技术

无线通信中，多径传输引起的时延扩展加剧了宽带传输的频率选择性衰落；同时由于通信终端高速运动，高移动性造成的多普勒扩展使得信道快速变化，导致时间选择性衰落。两者共同作用产生双选择性信道。下一代移动通信系统要求具有很高的传输速率，如第四代移动通信传输数据速率高达100Mb/s；同时为了支持高移动环境下通信，如高铁通信，下一代移动通信系统必须要采取有效的措施来克服双选择信道带来的时间-频率双选择性衰落。 

针对频率选择性衰落，目前已经有比较成熟的对抗措施，比如时域均衡技术、正交频分复用（OFDM）技术和单载波频域均衡技术（SC-FDE）（见“Frequency domain equalization for single‐carrier broadband wireless systems”,Communications Magazine,IEEE,vol.40,no.4,pp.58‐‐66,2002）。然而对于双选择信道，虽然提出了时变时域均衡技术，由于信道快速变化，因而需要频繁的信道估计，加剧了系统复杂度，同时也会降低传输数据速率；将OFDM系统应用在双选择信道环境中，由于多普勒扩展会破坏子载波的正交性，带来的子载波间干扰(ICI)会严重地影响通信性能；而单载波频域均衡技术为了适应信道的快变特性，需要减小传输的数据块大小，这也会降低传输速率。 

另一方面，在双选择信道带来严重衰落影响无线通信系统的同时，也提供了更多的信道自由度，从而可以获取联合多径-多普勒分集增益。在CDMA系统中，目前已经提出了基于时频二维RAKE接收机的方法，来获取双选择信道的联合多径-多普勒分集增益（见“Joint multipath-Doppler diversity in mobile wireless communications”,Communications,IEEE Transactions on,vol.47,no.1,pp.123--132,1999）。但该方法仅适用于扩频CDMA系统，具有局限性。此外，已经有研究证明，双选择信道的可达最大分集增益与信道冲激响应系数的相关矩阵的秩有关（见“Maximum-diversity transmissions over doubly selective wireless channels,''Information Theory,IEEE Transactions on,vol.49,no.7,pp.1832--1840,2003）。因此我们可以设计适当的发射和接受方案来对抗双选择性衰落，并获得信道固有的联合多径-多普勒分集增益。 

为对抗频率选择性衰落和时间选择性衰落，提高无线通通信的可靠性，我们提出了一种基于信号二维变换域的发射与接收机设计方法，即变换域均衡（TrDE）。这种方案从SC-FDE中受到启发，在时间色散和频率色散的信道中寻求保持正交的变换域，进行均衡。TrDE技术的主要思想是：将发送信号组成矩阵，加上二维循环前缀后，通过Vector OFDM调制映射到时-频域，信号经过双选择性信道的过程可建模为信号矩阵与信道冲激响应的循环卷积，该过程等价于信号矩阵与信道响应矩阵在变换域（TrD）的乘积，因此接收端可以将接收消息通过二维IFFT变换到TrD，实现单抽头均衡，再通过二维FFT变换回时-频域信号并作判决。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术复杂度高且适用性不广的缺点，提供一种基于Vector OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法。该方法不仅能够有效的对抗双选择性信道的频率选择性衰落和时间选择性衰落，而且能够获得双选择信道的联合多径-多普勒分集增益，在低复杂度的条件下降低误码率，提高通信性能。 

基于Vector OFDM的双选择性信道的变换域均衡方法是：发送端将待发送信号串并变换为矩阵形式，并加上二维循环前缀CP或零填充ZP得到扩展矩阵，然后利用Vector OFDM调制，将矩阵映射到时频域并发送，接收信号首先利用Vector OFDM解调，然后通过二维FFT得到变换域信号，利用单抽头滤波器做均衡后通过二维IFFT，得到原发送信号的估计值；