一种SC-IFDMA系统的信道均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SC

【技术实现步骤摘要】
一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线通信计算领域，特别涉及一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法及系统。

技术介绍

[0002]在现有通信系统中，单载波交织式频分多址(SC
‑
IFDMA)通信系统在一些应用场景下具有更好的优势，它结合了单载波频域均衡(SC
‑
FDE)和正交频分多址接入(OFDMA)两种通信系统的优点，既可以采用频域均衡技术来克服频率选择性衰落，又可以以正交频分的形式将带宽划分不同的子载波，将子载波动态地分配给不同用户，满足多址接入的特点。此外SC
‑
IFDMA在不降低系统容量与多址接入能力的同时，系统复杂度也较低，还具有更低峰均比，能够在很大程度上降低功放发射机的成本。因此SC
‑
IFDMA获得越来越多的应用。
[0003]SC
‑
IFDMA系统针对不同的应用场景有更多的可扩展性。为了抑制传输中的子载波串扰和符号间干扰，根据SC
‑
IDFMA的信号特点，只需加入一定长度的循环前缀(CP)，即将尾部部分子载波的数据复制到符号的最前端，如此在产生多径效应时，仍可保证子载波的正交性，CP的持续时间应大于最大时延扩展。
[0004]SC
‑
IFDMA系统中，可以根据需要插入导频信号。导频信号分为数据前导与导频符号。在数据帧前加入数据前导以完成接收端的信号同步，其一般为自相关性较好的恒包络序列，相关峰值超过同步阈值即可认为捕获到信号开始位置。导频符号的作用为信道估计与均衡。只需对比处理收发两端的导频符号，即可估计出当前信道的信道特性与信道质量。之后即可采用不同的均衡算法对接收数据做均衡，得到接收端的软信息序列。
[0005]信道均衡算法一般应用于衰落信道中。线性均衡器如迫零均衡、最小均方误差(MMSE)均衡，由于较容易实现而得到广泛应用。然而在深衰落信道和低信噪比场景下，线性均衡器受噪声影响较大，性能有很大限制。非线性均衡器可以有效抑制噪声影响，在电离层散射信道中有较优的性能。块迭代判决反馈均衡器是非线性均衡器的一种，它通过迭代的思想，在频域做均衡后，变换至时域判决，之后再变换至频域做迭代均衡，有较优的性能。然而，由于每次迭代都需要重新计算均衡器系数，具有较大的复杂度。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法及系统，以解决SC
‑
IFDMA系统中信道均衡算法性能和复杂度的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1，将SC
‑
IFDMA系统的接收端数据变换至频域，根据SC
‑
IFDMA系统帧结构获取导频符号与数据符号；
[0010]步骤2，根据导频符号估计当前信噪比和当前信道特性，得到估计信噪比和信道估计参数；
[0011]步骤3，根据估计信噪比与信道估计参数计算信道均衡器系数；
[0012]步骤4，将数据符号通过信道均衡器，设置迭代次数，利用信道均衡器系数对数据符号进行迭代均衡；
[0013]步骤5，将均衡后的数据符号变换至时域，并进行判决；
[0014]步骤6，判断当前迭代次数是否为设置次数，若没有达到设置次数，则返回步骤4，若达到设置次数，则输出当前数据符号为最终迭代均衡结果。
[0015]上述方案中，SC
‑
IFDMA系统帧结构设计为，假设每个符号的总子载波数为M，将总子载波平均划分给所有用户，每个用户的子载波数为N，N为偶数，M＝用户数
×
N；每帧数据共有16个数据符号，则对于每个用户的待发送数据，在每间隔4个数据符号中插入长度为N的CAZAC序列作为导频符号，共插入4个相同的导频符号，长度为N的导频符号生成公式为：
[0016][0017]其中，n为导频符号的第n个数据，K为此导频符号的根值；
[0018]插入导频符号后的所有发送符号数为20，之后将所有发送符号映射到M个子载波上。
[0019]上述方案中，步骤2中，估计信噪比和信道估计参数的具体方法如下：
[0020]假设在发送端一共插入4个相同的长度为N的导频符号，记为P
(1)
(k)，P
(2)
(k)，P
(3)
(k)，P
(4)
(k)，k＝1，2，
…
，N，k为对应导频符号的第k个元素；在接收端接收到这4个导频符号，记为Y
(1)
(k)，Y
(2)
(k)，Y
(3)
(k)，Y
(4)
(k)，k＝1，2，
…
，N；取接收导频符号功率均值作为信号功率均值Power_s，取接收端导频符号差值的功率均值作为噪声功率Power_n，则估计信噪比为：
[0021][0022]将Y
(1)
(k)，Y
(2)
(k)，Y
(3)
(k)，Y
(4)
(k)分别变换至频域，对应的信道估计参数的计算方式为：
[0023]H
(i)
(k)＝FFT(Y
(i)
(k))/FFT(P
(i)
(k))，i＝1，2，3，4
[0024]取其均值作为信道估计参数：
[0025][0026]进一步的技术方案中，信号功率均值Power_s和噪声功率Power_n的计算公式如下：
[0027][0028][0029]其中，Re代表实部，Im代表虚部，Y
(i)
(j)表示第i个接收到的导频符号中的第j个值，每个导频符号共有N个值。
[0030]上述方案中，步骤3中，信道均衡器参数包括前馈滤波器系数C(k)和反馈滤波器系数B(k)，其计算方式为：
[0031][0032][0033]其中，为信道估计参数的第k个系数，为对应的共轭参数，α为常数，在每一次迭代过程中保持不变，计算方式为：
[0034][0035]上述方案中，步骤4的具体方法为：将数据FFT变换至频域后，通过前馈滤波器后将数据进行IFFT变换返回时域，对数据做硬判决后再FFT变换至频域送至反馈滤波器，如此迭代数次后判决输出。
[0036]上述方案中，步骤4中，对接收数据进行频域迭代均衡的计算方式为：
[0037][0038]其中，R
m
(k)为第m次迭代后的第k个频域数据，为R
m
(k)变换至时域进行判决后的频域变换，R0(k)为接收到的第k个频域数据。
[0039]进一步的技术方案中，R0(k)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将SC
‑
IFDMA系统的接收端数据变换至频域，根据SC
‑
IFDMA系统帧结构获取导频符号与数据符号；步骤2，根据导频符号估计当前信噪比和当前信道特性，得到估计信噪比和信道估计参数；步骤3，根据估计信噪比与信道估计参数计算信道均衡器系数；步骤4，将数据符号通过信道均衡器，设置迭代次数，利用信道均衡器系数对数据符号进行迭代均衡；步骤5，将均衡后的数据符号变换至时域，并进行判决；步骤6，判断当前迭代次数是否为设置次数，若没有达到设置次数，则返回步骤4，若达到设置次数，则输出当前数据符号为最终迭代均衡结果。2.根据权利要求1所述的一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法，其特征在于，SC
‑
IFDMA系统帧结构设计为，假设每个符号的总子载波数为M，将总子载波平均划分给所有用户，每个用户的子载波数为N，N为偶数，M＝用户数
×
N；每帧数据共有16个数据符号，则对于每个用户的待发送数据，在每间隔4个数据符号中插入长度为N的CAZAC序列作为导频符号，共插入4个相同的导频符号，长度为N的导频符号生成公式为：其中，n为导频符号的第n个数据，K为此导频符号的根值；插入导频符号后的所有发送符号数为20，之后将所有发送符号映射到M个子载波上。3.根据权利要求1所述的一种SC
‑
IFDMA系统的信道均衡方法，其特征在于，步骤2中，估计信噪比和信道估计参数的具体方法如下：假设在发送端一共插入4个相同的长度为N的导频符号，记为kP
(1)
(k)，P
(2)
(k)，P
(3)
(k)，P
(4)
(k)，k＝1，2，
…
，N为对应导频符号的第k个元素；在接收端接收到这4个导频符号，记为Y
(1)
(k),Y
(2)
(k),Y
(3)
(k),Y
(4)
(k),k＝1,2,,N；取接收导频符号功率均值作为信号功率均值Power_s，取接收端导频符号差值的功率均值作为噪声功率Power_n，则估计信噪比为：将Y
(1)
(k),Y
(2)
(k),Y
(3)
(k),Y
(4)
(k)分别变换至频域，对应的信道估计参数的计算方式为：H
(i)
(k)＝FFT(Y
(i)
(k))/FFT(P
(i)
(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊海良，张纪伟，王洪君，张玉炎，张文超，郝书吉，杨巨涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：