[发明专利]一种基于噪声预测的单载波频域均衡算法

说明书

本发明涉及一种基于噪声预测的单载波频域均衡算法，包括：(1)利用频域均衡器输出端特定已知序列噪声与未知数据序列包含噪声的相关性，应用维纳滤波原理，预测并抵消未知数据序列包含的噪声，从而在均衡器输出端获得更低的噪声功率，从而改善了系统性能。(2)针对噪声预测算法在特定序列较短下预测失准、性能较差以及复杂度较高的问题做出改进，使得本文所提出的基于噪声预测的频域均衡系统鲁棒性增强，性能相比原文献所提噪声预测算法有了显著的提高(3)计算复杂度还得到了大幅度的降低。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及单载波系统中噪声预测频域均衡器性能提高的方法。

背景技术

对于时延扩展较大的频率选择性信道，单载波频域均衡(SC-FDE)是克服ISI的一个非常有效的技术。SC-FDE采用低复杂度频域均衡技术，相比较于OFDM技术，SC-FDE具有更小的峰均比(PAR)，抗频率选择性强，对相位噪声的敏感性更低。此外，与时域均衡相比，在获得同样的系统性能时，SC-FDE的计算复杂度较低。因此SC-FDE技术在无线通信场景中的应用进行更加深入的研究。

现有的频域均衡器有传统ZF(迫零)均衡器和MMSE(最小均方误差)均衡器以及针对空间复用的MIMO-SCFDE(Multiple-Input and Multiple-Output Single CarrierFrequency Domain Equalization)系统,根据迫零(ZF)和最小均方误差(MMSE)准则，分别推导的噪声预测的ZF均衡器(ZF-NP-FDE)和噪声预测的MMSE均衡器(MMSE-NP-FDE)。基于噪声预测的算法，由于接收机完全已知作为CP的特定序列，可以准确地计算出频域均衡器输出端特定序列估计值包含的噪声；其次，利用频域均衡器输出端数据估计值包含的噪声和特定序列估计值包含的噪声的统计相关特性，用计算出的特定序列估计值中包含的噪声来预测和抵消数据估计包含的噪声，相对于传统均衡器，根据噪声预测的算法改善了系统性能。但是这种噪声预测算法不够准确，当插入的特定序列(UW)较短，数据较长时，得到的数据部分的噪声估计是粗糙的，特别是远离UW的数据部分的噪声估计将可能出现较大偏差。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提出了一种改进算法的基于噪声预测的单载波ZF均衡器(ZF-NP-FDE)和噪声预测的单载波MMSE均衡器(MMSE-NP-FDE)用来降低估计数据的功率、减小均方误差，提高信噪比，改善系统的性能。

为了实现上述目的，本发明提出的方法具体步骤如下：

S1.分析单输入单输出SC-FDE系统，建立系统模型并且构造未知数据符号参数向量d；

S2.分析已知噪声与未知数据噪声的关系，然后根据噪声之间的相关性写出ε_w和ε_d的关系；

S3.根据维纳滤波准则，求出噪声系数的最优矩阵W_ZF，d、W_MMSE，d；

S4.根据未知数据第一个符号进行逐符号对噪声值进行求解，并以此类推求出所有未知符号的噪声值；

S5.接收数据符号ZF或者MMSE均衡后减去求出的每个符号噪声值并进行判决得到发送数据符号。

本发明的有益效果是：

1)本发明提供的方法，提出了一种适用于多径信道下单载波频域均衡算法，在8psk调制模式下，以深衰落信道仿真为例，在ZF频域均衡器中，当SER为10-3时，与原算法相比，改进后的噪声预测频域均衡器可以获得大约6dB的SNR增益；在MMSE频域均衡器中，当SER为10-3时，改进后的噪声预测均衡器相比原算法可以获得大约5.5dB的SNR增益。

2)本发明中通过逐点噪声预测的方式有效提高了噪声预测的准确性，而通过符号判决避免了噪声累积。

附图说明