一種e波段高速無線傳輸系統的均衡方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法和裝置，方法包括：將訓練序列和數據序列從接收信號中分離出來；根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；對接收到的數據序列進行滑動提取；對滑動提取出來的數據進行傅立葉變換、均衡補償和傅里葉逆變換；對每次得到的數據序列抽取中間若干個符號進行拼接級聯，輸出連續的時域信號。裝置包括訓練序列/數據序列分離模塊、均衡器權系數估計模塊、滑動數據提取模塊、傅里葉變換模塊、傅里葉逆變換變換模塊、數據拼接模塊和窗信號控制模塊。本發明以較低的系統復雜度實現了系統傳輸速率的提升以及多徑效應的消除。
【專利說明】一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及E波段高速無線傳輸【技術領域】，特別是涉及一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著智能終端的普及和通信技術的發展，未來10年移動數據業務將呈現爆發式增長。就運營商而言，移動業務的快速增長導致回傳網絡所需的承載帶寬大幅增加，傳統的微波網絡(6-38GHZ)頻譜資源有限，數據傳輸速率較低，系統復雜度高，在未來4G和5G時代下難以滿足G比特級無線回傳網絡的需求；另一方面企業網內部以光纖接入為主的互聯方式，面臨布設困難、光纖價格昂貴以及覆蓋范圍有限等問題，迫切需要一個低成本、高容量的以太網解決方案。在此背景下，E波段無線傳輸系統應運而生，該系統工作在71-76GHZ和81-86GHZ兩個頻段，能夠提供1Gbps以上的數據傳輸速率，具有很好的發展前景。
[0003]微波傳輸以視距傳播為主，無線信道特性相對較好，但是難以避免會受到大氣、地面、高大建筑物的折射和反射等影響，并且收發機的非理想特性也會導致信號的衰落和失真。多徑信道的影響須在接收機中進行均衡予以消除，其中頻域均衡因復雜度低得到較多應用。
[0004]傳統的頻域均衡需要在數據塊之間添加循環前綴，并要求循環前綴的長度需大于多徑信道的最大時延，以避免數據塊之間的混疊干擾，卻會帶來傳輸效率上的損失。因此，E波段無線傳輸系統采用了不添加循環前綴的單載波塊傳輸方式，可以避免循環前綴的巨大開銷，有效提高帶寬利用率，更好的實現高速寬帶的數據傳輸。
[0005]E波段無線傳輸系統是超大容量點到點的無線傳輸系統，具有超寬的帶寬，能夠實現無線環境下的超高速數據傳輸，是國際上公認的未來無線回傳網絡的解決方案。然而，在E波段微波傳輸過程中，無線信道的多徑效應會引起符號間干擾(ISI)，從而影響通信可靠性。其中，單載波頻域均衡是一種十分有效的對抗多徑干擾的方法，由于其具有相對于時域均衡有較低的復雜度以及相對于正交頻分復用(OFDM)有較低的峰均比這兩個優勢，成為目前公認的可用于對抗多徑衰落的單載波解決方案。
[0006]類似于OFDM系統，單載波頻域均衡在接收端利用了高效的FFT/IFFT運算，數據傳輸部分以塊結構來實現，通過對每個數據塊添加循環前綴來抵抗多徑干擾，從而消除符號間干擾(ISI)和塊間干擾(IBI)。其中，循環前綴的長度應該大于多徑信道的最大時延，這樣可以使得原來的線性卷積轉換成圓周卷積。不同的多徑延遲在頻域上表現為在不同頻率上具有不同的相位旋轉，多個時延信號的疊加則表現為頻率選擇性衰落，在信道條件已知的情況下，在頻域進行信道補償之后將整塊頻域數據通過IFFT轉換到時域進行判決，即完成了頻域均衡。但是傳統的單載波頻域均衡要求添加循環前綴，這將帶來巨大的傳輸開銷，無法滿足E波段高速無線傳輸系統的1Gbps以上的數據傳輸速率要求。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法及裝置，不添加循環前綴的單載波塊傳輸方式，在接收端采用一種頻域交疊均衡技術，以較低的系統復雜度實現了系統傳輸速率的提升以及多徑效應的消除。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，包括以下步驟:
[0009](I)將訓練序列和數據序列從接收信號中分離出來；
[0010](2)根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；
[0011](3)對接收到的數據序列進行滑動提?。?br>
[0012](4)對滑動提取出來的數據進行傅立葉變換、均衡補償和傅里葉逆變換；
[0013](5)對每次得到的數據序列抽取中間若干個符號進行拼接級聯，輸出連續的時域信號。
[0014]所述步驟(2)中采用最小二乘信道估計算法進行信道估計。
[0015]所述步驟(2)中均衡器采用最小均方誤差準則。
[0016]所述步驟(3)中滑動窗口的大小等于傅里葉變換的長度N，每次滑動的符號個數為M = N-2XD，其中，D為數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數。
[0017]所述步驟(5)中在拼接級聯時滑動窗的大小與每次滑動的符號個數相同。
[0018]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:還提供一種E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，包括:訓練序列/數據序列分離模塊、均衡器權系數估計模塊、滑動數據提取模塊、傅里葉變換模塊、傅里葉逆變換變換模塊、數據拼接模塊和窗信號控制模塊；所述訓練序列/數據序列分離模塊用于將訓練序列和數據部分從接收信號中分離出來；所述均衡器權系數估計模塊用于根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由得到的信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；所述滑動數據提取模塊用于對分離出來的數據序列進行滑動提??；所述傅里葉變換模塊對滑動提取出來的數據進行傅里葉變換輸出后經過均衡補償由所述傅里葉逆變換模塊進行傅里葉逆變換；所述數據拼接模塊用于對每次抽取得到的數據序列進行級聯，以輸出連續的時域信號；所述窗信號控制模塊用于對滑動數據提取模塊和數據拼接模塊進行滑動窗控制。
[0019]所述均衡器權系數估計模塊采用最小二乘信道估計算法進行信道估計。
[0020]所述均衡器權系數估計模塊采用最小均方誤差準則確定均衡器的權系數。
[0021]所述窗信號控制模塊對滑動數據提取模塊進行滑動窗控制時，滑動窗口的大小等于傅里葉變換的長度N，每次滑動的符號個數為M = N-2XD，其中，D為數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數。
[0022]所述窗信號控制模塊對數據拼接模塊進行滑動窗控制時，滑動窗的大小與每次滑動的符號個數相同。
[0023]有益效果
[0024]由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:本發明主要用于E波段高速無線傳輸系統接收裝置中，用來消除多徑信道引入的符號間干擾(ISI)和塊間干擾(IBI)，解決了傳統單載波頻域均衡系統的循環前綴開銷大、帶寬利用低的問題，特別適用于超高速寬帶無線通信系統中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明的結構示意圖；
[0026]圖2是頻域交疊均衡技術原理圖；
[0027]圖3是本發明中采用的幀結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0029]本發明的第一實施方式涉及一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，包括以下步驟:將訓練序列和數據序列從接收信號中分離出來；根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；對接收到的數據序列進行滑動提??；對滑動提取出來的數據進行傅立葉變換、均衡補償和傅里葉逆變換；對每次得到的數據序列抽取中間若干個符號進行拼接級聯，輸出連續的時域信號。
[0030]如圖3所示，本實施方式采用的幀結構包括前導序列、頭信息和數據序列。其中，前導序列由循環前綴和訓練序列構成，訓練序列為頻域恒包絡序列；數據序列為若干個數據塊，數據塊之間沒有插入循環前綴。
[0031]如圖2所示，訓練序列和數據序列從接收信號中分離出來，其中訓練序列用于信道估計。假設本地訓練序列為IxJ，接收到的訓練序列為{yn}，分別對IxJ和{yn}進行N點的FFT變換，得到序列{Xk}、{YJ。當采用最小二乘(LS)信道估計算法時，將{Xk}、{YJ
Y
進行復數除法運算即可得到信道頻率響應估計值IHJ為:〃<
[0032]由信道頻率響應估計值可{Hk}以確定均衡器的權系數{Wk}。當采用最小均方誤差
、 If (k)
(MMSE)準則時，均衡系數為:時) = ?Τ^Τ￥一^7? O ^ k ^ N-1其中，CT2為噪聲能量，H*(k)
陣)| +σ；η
信道頻率響應估計值的復共軛、H(k)為信道頻率響應估計值；
[0033]對接收到的數據序列進行N點滑動提取，滑動窗Wl每次滑動的符號個數為M =N-2XD個，其中，D表示數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數；經過FFT變換、均衡補償以及IFFT變換后，對每次得到的數據序列抽取中間M個符號，最后經過M點數據拼接即可輸出連續的時域信號。在進行M點數據拼接時，滑動窗W2大小為M，每次滑動的符號個數為M0
[0034]本發明的第二實施方式涉及E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，如圖1所示，包括:訓練序列/數據序列分離模塊、均衡器權系數估計模塊、滑動數據提取模塊、傅里葉變換模塊、傅里葉逆變換變換模塊、數據拼接模塊和窗信號控制模塊；所述訓練序列/數據序列分離模塊用于將訓練序列和數據部分從接收信號中分離出來；所述均衡器權系數估計模塊用于根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由得到的信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；所述滑動數據提取模塊用于對分離出來的數據序列進行滑動提??；所述傅里葉變換模塊對滑動提取出來的數據進行傅里葉變換輸出后經過均衡補償由所述傅里葉逆變換模塊進行傅里葉逆變換；所述數據拼接模塊用于對每次抽取得到的數據序列進行級聯，以輸出連續的時域信號；所述窗信號控制模塊用于對滑動數據提取模塊和數據拼接模塊進行滑動窗控制。
[0035]其中，所述均衡器權系數估計模塊采用最小二乘信道估計算法進行信道估計，采用最小均方誤差準則確定均衡器的權系數。所述窗信號控制模塊對滑動數據提取模塊進行滑動窗控制時，滑動窗口的大小等于傅里葉變換的長度N，每次滑動的符號個數為M =N-2XD，其中，D為數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數。所述窗信號控制模塊對數據拼接模塊進行滑動窗控制時，滑動窗的大小與每次滑動的符號個數相同。
【權利要求】
1.一種E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將訓練序列和數據序列從接收信號中分離出來； (2)根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數； (3)對接收到的數據序列進行滑動提取； (4)對滑動提取出來的數據進行傅立葉變換、均衡補償和傅里葉逆變換； (5)對每次得到的數據序列抽取中間若干個符號進行拼接級聯，輸出連續的時域信號。
2.根據權利要求1所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)中采用最小二乘信道估計算法進行信道估計。
3.根據權利要求1所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，其特征在于，所述步驟(2)中均衡器采用最小均方誤差準則。
4.根據權利要求1所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，其特征在于，所述步驟(3)中滑動窗口的大小等于傅里葉變換的長度N，每次滑動的符號個數為M = N-2XD，其中，D為數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數。
5.根據權利要求1所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡方法，其特征在于，所述步驟(5)中在拼接級聯時滑動窗的大小與每次滑動的符號個數相同。
6.一種E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，其特征在于，包括:訓練序列/數據序列分離模塊、均衡器權系數估計模塊、滑動數據提取模塊、傅里葉變換模塊、傅里葉逆變換變換模塊、數據拼接模塊和窗信號控制模塊；所述訓練序列/數據序列分離模塊用于將訓練序列和數據部分從接收信號中分離出來；所述均衡器權系數估計模塊用于根據接收到的訓練序列和本地訓練序列進行信道估計，由得到的信道頻率響應估計值確定均衡器的權系數；所述滑動數據提取模塊用于對分離出來的數據序列進行滑動提取；所述傅里葉變換模塊對滑動提取出來的數據進行傅里葉變換輸出后經過均衡補償由所述傅里葉逆變換模塊進行傅里葉逆變換；所述數據拼接模塊用于對每次抽取得到的數據序列進行級聯，以輸出連續的時域信號；所述窗信號控制模塊用于對滑動數據提取模塊和數據拼接模塊進行滑動窗控制。
7.根據權利要求6所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，其特征在于，所述均衡器權系數估計模塊采用最小二乘信道估計算法進行信道估計。
8.根據權利要求6所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，其特征在于，所述均衡器權系數估計模塊采用最小均方誤差準則確定均衡器的權系數。
9.根據權利要求6所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，其特征在于，所述窗信號控制模塊對滑動數據提取模塊進行滑動窗控制時，滑動窗口的大小等于傅里葉變換的長度N，每次滑動的符號個數為M = N-2XD，其中，D為數據塊邊緣受到塊間干擾影響的符號個數。
10.根據權利要求6所述的E波段高速無線傳輸系統的均衡裝置，其特征在于，所述窗信號控制模塊對數據拼接模塊進行滑動窗控制時，滑動窗的大小與每次滑動的符號個數相同。
【文檔編號】H04L25/03GK104135453SQ201410398096
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】周志剛, 曾建明, 王麗云 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所