基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法及系统，方法包括以下步骤：对同步信号帧进行频偏估计，对存储的数据突发信息进行频偏矫正；对同步信号帧中的同步序列进行频偏矫正得到估计序列，对估计序列进行信道估计处理得到信道估计序列；对频偏矫正处理后的数据突发信息进行数据突发分块均衡处理；对分块均衡处理后数据突发信息进行相偏矫正处理；应用本申请的方式方法，重点在于先对数据帧进行了频偏补偿，消除了存在多普勒频率偏移对信道估计的严重影响，结合后续的相偏补偿，对信道传输造成的时延扩展和多普勒扩展造成的信号畸变和码间串扰均进行了良好的消除，能够同时适应多径环境和大运动速度的应用环境。环境。环境。

【技术实现步骤摘要】
基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信
，更具体地说，涉及一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，无线移动通信在传输无线通信信号时所面临的主要问题之一就是非平坦衰落信道，其主要表现为由于终端移动引起的多普勒效应所导致的频谱偏移，以及由于多径反射引起的多径反射效应所导致的码间串扰。这两种干扰会大大降低传输能力，必须进行相应的算法处理。
[0003]现有的4G、5G以及Wifi的传输均采用OFDM多载波传输方式，其应对多径反射效应所导致的码间串扰具有很好的处理和消除能力，但存在峰均比大、功放效率低，无法实现高效的大功率发射，因此在无人机通信等远距离通信场景下综合性能较低。单载波传输方式虽然具备峰均比低、带外抑制性能好、多普勒频偏易于估计和消除的优势，但对于多径反射效应导致的码间串扰会造成传输性能急剧降低。
[0004]现有用于单载波多径效应消除的方法主要包括扩频、时域均衡和频域均衡等。扩频方法要付出大幅降低传输速率或增加通信带宽的代价，不能适用于高速通信需求；时域均衡算法需要多次迭代，时间复杂度高，且算法稳健性不佳，工程实用性不佳。频域均衡算法简单，可通过并行算法实现，处理时延小，是相对综合性能较好的对抗多径效应的方法。
[0005]频域均衡方法是通过对信道的频域相应进行实时估计，并对传输信号根据估计结果进行反向矫正，尽可能的恢复原始发送信号特性，达成对抗多径效应的结果。目前方法存在的主要问题有：1、信号组帧仅基于循环前缀，存在当能量最大传播路径时延较大（即先到达接收机的信号能量较小、后到达接收机的能量较大）时，信道同步会标记后到达的、能量较大的信号，导致信道估计序列域后续的传输信号叠加形成污染，信道估计精度降低；2、现有频域均衡算法会受到多普勒效应和多径效应的综合影响，现有单纯频域均衡无法多普勒效应形成的信号畸变进行有效矫正，不能适用于高速运动节点的传输场景。
[0006]因此，有必要提供一种新的技术方案来改善上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，还提供了一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡系统。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，包括以下步骤：同步捕获基带I/Q信号获得同步信号帧，对同步信号帧中的数据突发信息进行分块存储；
对同步信号帧进行频偏估计，并依据频偏估计结果对存储的数据突发信息进行频偏矫正；依据频偏估计结果对同步信号帧中的同步序列进行频偏矫正得到带有循环前缀和循环后缀的估计序列，对估计序列进行信道估计处理得到信道估计序列；依据信道估计序列对频偏矫正处理后的数据突发信息进行数据突发分块均衡处理；对分块均衡处理后数据突发信息进行相偏矫正处理。
[0009]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述方法采用的传输帧格式为：同步头+估计序列+数据突发0+数据突发2+
…
+数据突发N
‑
1。
[0010]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述同步头采用数据格式为：前导符+同步码1+同步码2；其中，前导符由一组0符号构成，用于接收时进行信号功率估计，从而实现自动增益控制；同步码1和同步码2使用两组不同伪随机零自相关伪随机码，用于完成信号同步以及多普勒频偏估计。
[0011]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述频偏估计采用方法：使用本地同步码1和同步码2，与接收到的同步码1和同步码2分别进行互相关运算：；其中，为序列长度；是保存的本地同步码序列，将I路和Q路组成为复信号形式表示；是接收到的同步码序列，将I路和Q路组成复信号的形式表示；对上述运算得到的两个复数值和进行求辐角，得到两个角度值和；则估计的频率偏移为：；其中为同步码长度，为同步码中每个数据的持续时间；频偏矫正采用以下方法，对于待矫正的信号复数序列和频率偏移，作如下计算：；得到频偏矫正的信号。
[0012]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所
述估计序列的序列正文采用Zadoff
‑
Chu序列，序列生成公式采用：；其中，N为序列长度，生成的序列为：，其长度为N；r和q为两个可选参数；所述估计序列的循环前缀数据序列为：，其长度为；所述估计序列的循环后缀数据序列为：，其长度为；和满足：和；；。
[0013]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述对估计序列进行信道估计处理得到信道估计序列采用方法：计算ZadoffChu序列的FFT，得到长度为N的频域数据；对接收截取的估计序列做FFT，得到长度为N的频域数据；将点除，得到信道频域响应估计；将进行线性内插到长度与突发数据长度相同，得到信道估计结果。
[0014]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述数据突发信息数据结构采用：循环前缀+数据域0+导频序列3+数据域0；所述依据信道估计序列对频偏矫正处理后的数据突发信息进行数据突发分块均衡处理采用方法：对进行如下处理：逐点取模
‑
>虚部置0
‑
>实部置模；即将所有序列中的复数保留模值但相位置0；突发数据去除CP，得到数据突发信号；采用MMSE算法进行对数据进行均衡，具体算法如下：对进行快速傅里叶变换，得到；按下式计算：；其中，是的复数轭，SNR是信号的信噪比；按下式计算：
；对进行逆傅里叶变换，得到，即为经过信道均衡处理后的数据突发信号。
[0015]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述对分块均衡处理后数据突发信息进行相偏矫正处理采用方法：对通过突发中部的导频序列对均衡后的残余相偏进行补偿，得到精确的符号数据，具体方法为：记导频序列3信号为，即的中间部分，计算其自相关系数：；其中为导频序列3的数据长度。
[0016]对去除中间的导频序列3部分，将前后两部分进行合并，并进行相位偏矫正，得到：；即得到频偏矫正、相偏矫正和信道均衡处理后的接收信号。
[0017]本专利技术所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，所述方法还包括步骤：对相偏矫正处理后信号进行信号解调处理。
[0018]一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡系统，应用于如上述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其中，包括信号同步捕获模块、信号存储模块、信号处理模块和信号输出模块；所述信号同步捕获模块，用于同步捕获基带I/Q信号获得同步信号帧；所述信号存储模块，用于信号的存储；所述信号处理模块，用于对捕获的同步信号帧进行频偏估计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：同步捕获基带I/Q信号获得同步信号帧，对同步信号帧中的数据突发信息进行分块存储；对同步信号帧进行频偏估计，并依据频偏估计结果对存储的数据突发信息进行频偏矫正；依据频偏估计结果对同步信号帧中的同步序列进行频偏矫正得到带有循环前缀和循环后缀的估计序列，对估计序列进行信道估计处理得到信道估计序列；依据信道估计序列对频偏矫正处理后的数据突发信息进行数据突发分块均衡处理；对分块均衡处理后数据突发信息进行相偏矫正处理。2.根据权利要求1所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，所述方法采用的传输帧格式为：同步头+估计序列+数据突发0+数据突发2+
…
+数据突发N
‑
1。3.根据权利要求2所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，所述同步头采用数据格式为：前导符+同步码1+同步码2；其中，前导符由一组0符号构成，用于接收时进行信号功率估计，从而实现自动增益控制；同步码1和同步码2使用两组不同伪随机零自相关伪随机码，用于完成信号同步以及多普勒频偏估计。4.根据权利要求3所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，所述频偏估计采用方法：使用本地同步码1和同步码2，与接收到的同步码1和同步码2分别进行互相关运算：；其中，为序列长度；是保存的本地同步码序列，将I路和Q路组成为复信号形式表示；是接收到的同步码序列，将I路和Q路组成复信号的形式表示；对上述运算得到的两个复数值和进行求辐角，得到两个角度值和；则估计的频率偏移为：；其中为同步码长度，为同步码中每个数据的持续时间；频偏矫正采用以下方法，对于待矫正的信号复数序列和频率偏移，作如下计算：；得到频偏矫正的信号。
5.根据权利要求1
‑
4任一所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，所述估计序列的序列正文采用Zadoff
‑
Chu序列，序列生成公式采用：；其中，N为序列长度，生成的序列为：，其长度为N；r和q为两个可选参数；所述估计序列的循环前缀数据序列为：，其长度为；所述估计序列的循环后缀数据序列为：，其长度为；和满足：和；；。6.根据权利要求5所述的一种基于循环前后缀的信道估计的单载波频域均衡方法，其特征在于，所述对估计序列进行信道估计处理得到信道估计序列采用方法：计算ZadoffChu序列的FFT，得到长度为N的频...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大鹏，姚战宏，王锦江，
申请(专利权)人：深圳现代技术有限公司，
类型：发明
国别省市：