[发明专利]一种基于莱斯信道高速数据传输的均衡处理方法

说明书

本发明公开了一种基于莱斯信道高速数据传输的均衡处理方法，该均衡方法综合利用时域处理与频域处理的优点。本发明以单载波频域均衡为基础，针对宽带数据链呈现出莱斯信道特性和数据传输速率高、多径分量较少并且趋于集中分布的特点，进行了适应性改造。本发明提出的均衡处理是在对中频输入信号进行采样、数字下变频及同步的基础上进行的，其在频域利用数据帧中的独特字进行均衡系数的计算，在时域采用并行卷积快速完成均衡处理，显著提高了高速数据传输系统的抗多径能力，并且具有处理速度高，系统稳定性好，易于扩展等特点。本发明适合用作无人机宽带数据链，尤其是传输速率在百兆比特每秒以上的宽带数据链的抗多径干扰信号处理。

技术领域

本发明涉及无线电测控和通信领域中一种高速数据传输系统的均衡技术。特别是宽带数据链的数据传输速率为百兆比特每秒以上时，在基本不改变传统的单载波频域均衡系统数据帧结构基础上，所采取的一种均衡处理方法。

背景技术

目前在通信测控领域中用于对抗信道多径的信号处理方法主要有以下几种，但将这些方法用作机载信道这样的多径莱斯信道的均衡处理，在性能或可实现性方面均存在不足。

(1)最大似然序列估计(MLSE)的均衡方法在多径严重的信道条件下具有很好的性能，但是其运算的复杂度随着最大多径时延跨越的符号数目呈指数式增长。对于无人机高速数据链，其符号速率很高，多径时延可能跨越几十甚至上百个符号，需要耗费极大的运算资源。

(2)传统的自适应线性均衡处理能够通过使用一定的准则自动调整均衡器的系数，以自适应地补偿信道特性的时变。常用的自适应算法中，LMS算法具有较低的运算复杂度，但算法收敛速度慢，不适用于时变性较强的信道；RLS算法复杂，对于高速数据链，现有的硬件处理水平仍无法做到实时处理。

(3)传统的单载波频域均衡(SC-FDE)的处理方法，通过传输帧结构的设计，使用特定的独特字进行信道估计，并使用一定的准则(迫零准则或者最小均方误差准则)生成频域均衡系数，在频域进行均衡处理，最后通过逆傅里叶变换得到均衡后的结果。这一方法以传输效率的降低换取了对信道的快速适应。在高速数据链中，为了保证高速的信息传输速率，数据帧设计的一般较长，而较长的数据帧的FFT/IFFT运算时延较大。对于需要频繁进行FFT/IFFT处理的SC-FDE方案，整体的处理时延将无法满足实时性要求。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种适于在现有硬件水平实现的，满足无人机高速数据链性能要求的均衡处理方法。本发明综合利用时域处理与频域处理的优点，以单载波频域均衡处理方法为基础，针对宽带数据链呈现出莱斯信道特性和数据传输速率高、多径分量较少并且趋于集中分布的特点，进行了适应性改造。本发明提出的均衡处理是在对中频输入信号进行采样、数字下变频及同步的基础上进行的，其在频域利用数据帧中的独特字进行均衡系数的计算，在时域采用并行卷积快速完成均衡处理，显著提高了高速数据传输系统的抗多径能力，并且具有处理速度高，系统稳定性好，易于扩展等特点。本发明适合用作无人机宽带数据链，尤其是传输速率在百兆比特每秒以上的宽带数据链的抗多径干扰信号处理。

本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现，

一种基于莱斯信道高速数据传输的均衡处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对接收到的中频信号进行A/D采样，并对采样的中频数据进行数字下变频处理，得到两路正交的数字基带信号；

(2)对数字基带信号依次进行符号定时同步、载波同步和数据帧同步处理；

(3)从步骤(2)处理得到的同步符号数据中提取独特字，并利用独特字进行均衡系数的计算；

(4)对步骤(2)处理得到的同步符号数据进行延时处理，将延时处理结果与步骤(3)计算出的均衡系数进行并行卷积运算，得到均衡处理以后的基带信号；

完成基于莱斯信道高速数据传输的均衡处理。