CN101404639B

CN101404639B - 一种单载波频域均衡***中防止块同步错锁的方法

Info

Publication number: CN101404639B
Application number: CN2008102255457A
Authority: CN
Inventors: 吴南润; 郑波浪; 方立
Original assignee: BEIJING VIGA Co Ltd
Current assignee: BEIJING VIGA Co Ltd
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: CN101404639A

Abstract

本发明公开了一种单载波频域均衡***中防止块同步错锁的方法，包括：在完成数据块同步后，获取用于信道估计的独特字序列对应的接收数据，该独特字序列的长度与发送端发送的数据块的长度相同，为M码元；对接收数据进行傅立叶变换，计算信道估计结果；对信道估计结果进行傅立叶逆变换得到h，将搜索范围确定为h的后L个码元，L为发送端发送的数据块中循环前缀的长度；在搜索范围内搜索第一个信道增益大于预设信道增益门限的多径分量，获取该多径分量在搜索范围中的位置Q，将同步位置朝数据传输的反方向偏移M+1-Q个码元。本发明有效的解决了当到达的第一条径在传输过程中出现深衰弱时，确定出的符号起始位置会向数据传输的方向偏移的问题。

Description

一种单载波频域均衡***中防止块同步错锁的方法

技术领域

本发明涉及SC-FDE(single carrier system with frequency domainequalization，单载波频域均衡)技术，尤其涉及一种SC-FDE***中防止块同步错锁的方法。

背景技术

目前，随着新的通信业务需求迅速增大，对无线通信***和无线局域网的传输速率提出了更高的要求，而传输速率的提高又给常规单载波***带来了更大的载波频偏、更严重的ISI(intersymbol-interference，符号间干扰)等问题。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术可以有效的克服频率选择性衰弱信道带来的码间干扰，逐渐成为无线通信及移动通信领域的研究热点，在多种标准中被称为支撑技术。但是OFDM技术对载波同步比较敏感，而且PAPR(Peak-to-Average Power Ratio，峰均功率比)较大，因此SC-FDE技术被提出来。SC-FDE技术是宽带无线传输中一种很有前途的抗多径干扰的方法，和OFDM一样采取分块传输，并且采用CP(Cyclic Prefix，循环前缀)方式，这样就可以把信号与信道脉冲响应的线性卷积转化为循环卷积，并且消除了多径引起的数据块的干扰。在接收端采用简单的频域均衡技术就可以消除符号间干扰。SC-FDE***相比OFDM***不存在PAPR问题，所以不需要使用昂贵的线性功率放大器，同时对载波同步也不是特别敏感，因此SC-FDE技术目前受到越来越多的重视。

请参阅图1，该图为现有SC-FDE***中数据流被分块传输的示意图，由图中可见，在现有SC-FDE***中，数据流被分块传输，每块数据流经过一定编码处理和星座映射之后形成一个长度为N的时域数据段向量x，在数据段x之后加上长度为L的循环前缀——UW序列，得到长度为M＝L+N的向量s，称其为数据块，其中s_j＝s_j+N+L，j＝N+1，…，N+L。数据块通过信道传输之后在接收端得到与其对应的信号流r。UW序列的功能主要有两个：第一是避免有效数据块之间的IBI(interblock-interference，块间干扰)，这里信道脉冲响时间T_h必须小于UW的持续时间T_G；第二是能保证将信号与信道脉冲响应的线性卷积转化为循环卷积。

时偏会对SC-FDE***会造成多方面的影响，具体如下：

第一，使信号的星座图发生了旋转；

第二，带来了码元间干扰ISI；

第三，不进行时偏校正无法进行精确的频偏估计；

第四，时偏的存在导致无法获取准确的傅立叶变换窗的起始位置，导致信道估计、频域均衡精度下降；

第五，初始时偏越大，信道追踪、定时追踪及载波追踪的效果越差。

上述这些方面的影响都将导致SC-FDE***无法正常运行，因此初始定时估计的准确性将在很大程度上影响SC-FDE***的性能。在一般的SC-FDE***中，初始时偏通常被控制在5％的码元时间以内。为了维持SC-FDE***的良好性能，基于块处理的SC-FDE***必须准确知道数据块的起始位置。

一般情况下在经过帧到达检测、载波频偏捕获、符号起始位置估计(块同步)之后，也就确定了数据块的起始位置。但由于多普勒频偏的存在，信道是在变化的，当到达的第一条径在信道传输过程中出现深衰弱时，就会出现到达的第二条径或第三条径的增益最大，此时主径就不是第一条径了，由于块同步算法是依靠在接收数据中寻找与已知的前导数据(preamble)最匹配的点来确定数据块的起始位置，因此块同步算法确定的起始位置就会向数据传输的方向偏移，这种情况被称为块同步的错锁现象。在图1所示的数据块结构下，错锁现象不仅会造成上述的影响，还会削弱UW序列的两个功能，因此必须在块同步之后判定是否存在时偏，然后再纠正这个时偏。

由于实际过程中，出现深衰弱的概率较小，即主径不是到达的第一条径的可能性较小，但是一旦出现这种情况，将出现块同步错锁现象，这将会严重影响之后的各种算法的运行，最后导致这一帧的数据无效。

发明内容

本发明提供一种SC-FDE***中防止块同步错锁的方法，用以解决现有技术中当到达的第一条径在信道传输过程中出现深衰弱时，确定出的符号起始位置会向数据传输的方向偏移的问题。

本发明所述技术方案具体如下：

一种单载波频域均衡***中防止块同步错锁的方法，包括步骤：

A、在单载波频域均衡***完成数据块同步后，获取用于信道估计的独特字序列对应的接收数据r，该独特字序列的长度与发送端发送的数据块的长度相同，为M码元；

B、对所述接收数据r进行傅立叶变换得到R_fft，计算信道估计结果H＝R_fft/U_fft，U_fft为所述用于信道估计的独特字序列的傅立叶变换值；

C、对所述信道估计结果H进行傅立叶逆变换得到h，将搜索范围确定为h的后L个码元，其中L为发送端发送的数据块中循环前缀的长度；

D、在所述搜索范围内搜索第一个信道增益大于预设的信道增益门限的多径分量，若搜索到，则表示出现块同步错锁，获取该多径分量在搜索范围中的位置Q，将同步位置朝数据传输的反方向偏移M+1-Q个码元。

较佳地，所述步骤A前还包括步骤：

A1、将用于信道估计的独特字序列的长度设置为与发送端发送的数据块的长度相同，其长度为M码元。

较佳地，若在所述搜索范围内没有搜索到信道增益大于预设信道增益门限的多径分量，则表示没有出现块同步错锁。

较佳地，所述获取用于信道估计的独特字序列对应的接收数据r的具体过程为：

得到用于信道估计的UW序列在接收端的起始位置P，获取用于信道估计的独特字序列对应的接收数据r，r＝[r(P)，...，r(M+P-1)]。

较佳地，所述预设的信道增益门限为0.1。

本发明有益效果如下：

本发明利用信道估计结果在时域上的特性，通过出现错锁时候的信道估计结果与正确同步时候的信道估计结果在时域上的不同特征来确定是否出现了错锁和出现错锁时候的偏移量，快速有效的解决了现有技术中当到达的第一条径在信道传输过程中出现深衰弱时，确定出的符号起始位置会向数据传输的方向偏移的问题，其实现过程简单、方便。

附图说明

图1为本发明所述SC-FDE***中防止块同步错锁的方法；

图2A为在第一条径出现深衰弱导致第二条径的增益大于先到达的第一条径的情况下没有发生块同步错锁时信道估计结果的示意图；

图2B为在第一条径出现深衰弱导致第二条径的增益大于先到达的第一条径的情况下发生块同步错锁时信道估计结果的示意图。

具体实施方式

由于在块同步之后即可确定出傅立叶变换窗的起始位置，因此可以根据前导数据结构进行信道估计，并且由于SC-FDE***是分块处理数据的，同时每个数据块的大小为M＝N+L个码元长度，并且UW序列满足时域上的强相关性和频域上的平坦特性，适合于信道估计，因此本发明中将用于信道估计的前导数据块设置为M码元长度的UW序列U＝[u(1)，...，u(M)]。由于出现块同步错锁时，信道估计的时域结果相比正确同步下的信道估计会出现整体的循环偏移，本发明就是利用这个特性来纠正块同步错锁问题。

请参阅图1，该图为本发明所述SC-FDE***中防止块同步错锁的方法，其主要实现过程如下：

步骤10、将用于信道估计的UW序列的长度设置为与发送端发送的数据块的长度相同，其长度为M码元，即U＝[u(1)，...，u(M)]。

步骤11、在SC-FDE***完成数据块同步后，得到用于信道估计的UW序列在接收端的起始位置P，获取用于信道估计的UW序列对应的接收数据r，r＝[r(P)，...，r(M+P-1)]。

步骤12、对接收数据r进行M点傅立叶变换得到R_fft，R_fft＝[R(1)，...，R(M)]。

步骤13、计算信道估计结果H＝[H(1)，...，H(M)]＝R_fft/U_fft，其中U_fft是本发明中用于信道估计的UW序列的傅立叶变换值。

步骤14、对信道估计结果H进行傅立叶逆变换得到h，h＝[h(1)，...，h(M)]。

步骤15、将搜索范围确定为h的后L个码元，即搜索范围为[h(M-L+1)，...，h(M)]，其中L为发送端发送的数据块中循环前缀(CP)的长度。

步骤16、判断在步骤15确定出的搜索范围[h(M-L+1)，...，h(M)]内能否搜索到增益大于预设的信道增益门限a＝0.1的多径分量，若能够搜索到，则表示出现块同步错锁，执行步骤17，否则表示没有出现块同步错锁，执行步骤18。

步骤17、获取搜索到的第一个增益大于预设的信道增益门限a＝0.1的多径分量在搜索范围中的位置Q，Q∈[M-L+1，M]，将同步位置朝数据传输的反方向偏移M+1-Q个码元。

步骤18、无需进行同步位置调整。

下面通过一具体实例对本发明予以进一步详细的说明。

请参阅图2A及图2B，其中图2A为在第一条径出现深衰弱导致第二条径的增益大于先到达的第一条径的情况下没有发生块同步错锁时信道估计结果的示意图，图2B为在第一条径出现深衰弱导致第二条径的增益大于先到达的第一条径的情况下发生块同步错锁时信道估计结果的示意图。由图2A可见，当起始位置正确的时候，即没有错锁的时候，信道估计结果在时域上表现为三条径都在h(h＝[h(1)，...，h(M)])的起始端。因为在块同步算法之后会将第二条径确定为主径，此时块同步的估计位置相比正确的位置会朝数据传输方向偏移，偏移量即为第一条径和主径之间的延时D，如图2B所示，此时得到的信道估计结果在时域上表现为以主径起始的包含其之后到达的径都在h的起始端，而主径之前到达的第一条径发生了时间D的循环移位，出现在h的末端。D就是所需要估计的错锁偏移量，因此可通过搜索h尾部位置是否存在信道增益来判定是否出现了错锁现象，一般信道增益在小于0.1的时候可以认为不存在多径分量。因此通过搜索信道估计值h的尾端是否出现大于信道增益门限0.1的值来确定是否出现错锁，当搜索到第一个大于信道增益门限0.1的位置即为第一条径对应的位置Q，将同步位置朝数据传输的反方向偏移M+1-Q个码元。由于循环前缀取为L码元长度，因此搜索范围设置在h尾部的后L个码元内搜索，搜索范围为[h(M-L+1)，...，h(M)]。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种单载波频域均衡***中防止块同步错锁的方法，其特征在于，包括步骤：

A、在单载波频域均衡***完成数据块同步后，得到用于信道估计的UW序列在接收端的起始位置P，获取用于信道估计的UW序列对应的接收数据r，r＝[r(P)，...，r(M-P-1)]该UW序列的长度与发送端发送的数据块的长度相同，为M码元；

B、对所述接收数据r进行傅立叶变换得到R_fft，计算信道估计结果H＝R_fft/U_fft，U_fft为所述用于信道估计的UW序列的傅立叶变换值；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A前还包括步骤：

A1、将用于信道估计的UW序列的长度设置为与发送端发送的数据块的长度相同，其长度为M码元。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若在所述搜索范围内没有搜索到信道增益大于预设信道增益门限的多径分量，则表示没有出现块同步错锁。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的信道增益门限为0.1。