專利名稱：無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法、系統(tǒng)及信道均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線突發(fā)通信 的數(shù)據(jù)傳輸方法、無線突發(fā)通信系統(tǒng)及該系統(tǒng)接收端信道均衡方法。
背景技術(shù)：
在無線突發(fā)通信信道中，存在較強的多徑干擾，需要釆用信道均 衡算法來抵消時變多徑信道的影響。從處理域上區(qū)分，均衡方法有時 域均衡和頻域均衡兩大類。時域均衡算法需要較長的橫向濾波器抽頭 系數(shù)，以保證均衡的效果，計算量大，因此通常選擇頻域均衡算法來 進行信道均衡。頻域均衡算法需要首先估計出信道參數(shù)，再根據(jù)時域 卷積運算對應(yīng)頻域相乘運算的原理，利用快速傅立葉變換算法將時域 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域，再利用除法完成均衡。在數(shù)字信號處理中，時域與 頻域之間的轉(zhuǎn)換使用離散傅立葉變換，而離散傅立葉變換對應(yīng)循環(huán)卷 積運算而不是線性卷積運算，因此時域接收數(shù)據(jù)在進行離散傅立葉變 換之前還需要進行一定的處理。如果幀體內(nèi)容全部是待傳輸數(shù)據(jù)，處
理方法是將數(shù)據(jù)拖尾疊加到數(shù)據(jù)前端。如圖l (a)所示為系統(tǒng)接收端 接收到的突發(fā)通信信號，斜條紋填充和網(wǎng)格填充分別表示由于信道沖 激響應(yīng)的影響而產(chǎn)生的幀頭和幀體的拖尾。此時，上述的信道均衡的 過程如下
(1)利用接收到的信號幀中的幀頭估計信道參數(shù)； (2 )利用信道參數(shù)及幀頭中的PN序列估計幀頭拖尾，即圖1 ( a) 中的斜條紋填充；
(3) 將幀頭拖尾從幀體中切除，如圖l (b)所示；
(4) 將幀體拖尾，即圖l (a)中的網(wǎng)格填充疊加到幀體前端， 如圖l (c)所示；(5) 分別計算幀體數(shù)據(jù)和補零后信道參數(shù)的離散傅立葉變換；
(6) 用幀體數(shù)據(jù)的傅立葉變換除以信道參數(shù)的傅立葉變換；
(7) 計算步驟(6)所得的商的離散傅立葉反變換，即為均衡后結(jié)果。
上述方法的先決條件是在突發(fā)通信信號接收過程中，接收端自動 增益控制單元的增益保持恒定。但是在實際實現(xiàn)過程中，并不能保持 上述條件。在接收主徑數(shù)據(jù)時，主徑數(shù)據(jù)能量基本恒定，自動增益控 制單元達到穩(wěn)定狀態(tài)，其輸出幅度保持穩(wěn)定。但是當(dāng)主徑數(shù)據(jù)結(jié)東， 只有副徑數(shù)據(jù)時，由于副徑數(shù)據(jù)能量較小，自動增益控制單元重新進 行增益調(diào)節(jié)，其輸出的副徑數(shù)據(jù)的幅度由小變大，并且很快達到主徑 數(shù)據(jù)的幅度水平。如果將重新調(diào)整后的幀體拖尾疊加到幀體的前端， 將對信道均衡產(chǎn)生不利的影響。如圖2所示為示波器上觀察到的自動 增益控制單元對副徑幅度的調(diào)整過程。從圖中可以看到，副徑幅度由 小變大，呈錐型的的變化過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法、系統(tǒng)及 信道均衡方法，該方法及系統(tǒng)可避免利用突發(fā)通信的拖尾數(shù)據(jù)進行信 道均衡，從而避免自動增益控制單元對均衡造成的不利影響。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案。
本發(fā)明所提供的 一種無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括 步驟
51. 對待傳輸數(shù)據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳 輸信號幀，所述幀體由幀體循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成；
52. 后處理并發(fā)射所述待傳輸信號幀。
其中，所述幀頭由幀頭循環(huán)前綴及PN序列構(gòu)成。 其中，所述PN序列為m序列。
其中，所述后處理包括對所述待傳輸信號幀進行調(diào)制。其中，所述調(diào)制采用的是四相相移鍵控調(diào)制方式。 其中，所述幀頭循環(huán)前綴及幀體循環(huán)前綴的長度均大于或等于傳 輸所述待傳輸信號幀的信道的長度。
本發(fā)明還提供了一種無線突發(fā)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端、 信道及接收端，所述發(fā)送端進一步包括組幀單元，用于對待傳輸數(shù) 據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳輸信號幀，所述幀體 由幀體循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成；發(fā)射單元，用于后處理并發(fā)射所
述待傳輸信號幀。
本發(fā)明還提供了一種無線突發(fā)通信系統(tǒng)接收端的信道均衡方法，
該方法包括步驟
Dl.利用接收到的信號幀的幀頭估計信道參數(shù)；
D2.計算所述信號幀幀體中的數(shù)據(jù)及補零后信道參數(shù)的傅立葉 變換；
D3.用所述幀體中的數(shù)據(jù)的傅立葉變換除以所述補零后信道參 數(shù)的傅立葉變換；
D4.計算步驟D3得到的商的傅立葉反變換，得到均衡后的數(shù)據(jù)。
其中，所述突發(fā)通信的持續(xù)時間足夠短，以使利用所述幀頭得到 的信道信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
本發(fā)明的方法及系統(tǒng)通過釆用帶有循環(huán)前綴的PN訓(xùn)練序列實現(xiàn) 了對信道參數(shù)的無偏估計；通過使用帶有循環(huán)前綴的發(fā)送數(shù)據(jù)，避免 使用發(fā)送數(shù)據(jù)的拖尾來完成頻域均衡，利用幀體循環(huán)前綴拖尾和發(fā)送 數(shù)據(jù)拖尾相同的特性，保證信道參數(shù)與發(fā)送數(shù)據(jù)進行循環(huán)卷積運算與 線性卷積運算的結(jié)果相同，從而避免了自動增益控制單元在主徑存在 與不存在時對副徑放大增益不 一 致對均衡產(chǎn)生的不利影響。


圖l (a) -1 (c)為不使用幀體循環(huán)前綴時信道均衡方法示意圖； 圖2為自動增益控制單元對副徑幅度調(diào)整過程在示波器上的顯示圖形；
圖3為依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信'的數(shù)據(jù)傳輸方法
流程圖4為依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法 及系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘枎Y(jié)構(gòu)；
圖5為使用幀體循環(huán)前綴時信道均衡方法示意圖6為依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信系統(tǒng)接收端的信 道均衡方法流程圖； .
圖7為實施例l中9級m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法、無線突發(fā)通信系統(tǒng) 及該系統(tǒng)接收端的信道均衡方法，結(jié)合附圖和實施例說明如下。
如圖3所示，為依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù) 傳輸方法流程圖，該方法包括步驟
51. 對待傳輸數(shù)據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳 輸信號幀，為了在接收端完成無線突發(fā)通信系統(tǒng)的信道均衡，幀頭由 幀頭循環(huán)前綴(CP, Cyclic Prefix)及PN ( Pseudo-random Noise ，偽 隨機)序列兩部分構(gòu)成，以實現(xiàn)對信道參數(shù)的無偏估計，幀體由幀體
循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成；
52. 后處理并發(fā)射待傳輸信號幀。
依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、信 道及接收端，其中，發(fā)送端進一步包括組幀單元，用于對待傳輸數(shù) 據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳輸信號幀，該信號幀 結(jié)構(gòu)如上述步驟S1所述；及發(fā)射單元，用于后處理并發(fā)射該待傳輸 信號幀。
如圖4所示為本發(fā)明方法及系統(tǒng)中待傳輸信號幀格式，其中幀頭 作為已知的訓(xùn)練序列，用來進行信道參數(shù)估計，幀體為需要發(fā)送的數(shù)200910093936.2 據(jù)。優(yōu)選地，幀頭PN序列選擇m序列。這種信號幀結(jié)構(gòu)可以保證信道
參數(shù)與幀體中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行循環(huán)巻積運算與線性巻積運算的結(jié)果 相同。幀頭循環(huán)前綴及幀體循環(huán)前綴的長度均大于或等于傳輸該信號 幀的信道的長度。
本發(fā)明在幀體中增加幀體CP,而不再利用幀體拖尾數(shù)據(jù)，是為 了避免接收端自動增益控制單元在主徑存在與不存在時對副徑放大 增益不一致而對信道均衡產(chǎn)生的不利影響，保證了信道均衡的正確 性。
增加幀體CP后接收到的突發(fā)通信信號如圖5所示，幀頭拖尾，即 圖中斜條紋填充部分，僅對幀體CP產(chǎn)生影響，而對發(fā)送數(shù)據(jù)沒有影 響，不需要將幀頭拖尾從幀體中切除；幀體CP的拖尾與發(fā)送數(shù)據(jù)的 拖尾相同，即圖中兩處網(wǎng)格填充部分，發(fā)送數(shù)據(jù)的拖尾不再需要疊加 到發(fā)送數(shù)據(jù)的前端。因此本發(fā)明所用方法消除了自動增益控制單元對 信道均衡的不利影響，同時簡化了計算步驟。
如圖6所示，為依照本發(fā)明一種實施方式的無線突發(fā)通信系統(tǒng)的 接收端的信道均衡的方法流程圖。
設(shè)接收到的信號幀中幀頭中PN序列長度為N，幀頭CP的長度為 Np幀體長度為M,幀體CP的長度為Mp信道最大長度為L,且滿足 iV^丄和M^丄。在發(fā)射端，采用QPSK調(diào)制方式，其中I、 Q兩路信號 幀的幀頭相同。
Dl.利用接收到的信號幀的幀頭估計信道參數(shù)；
以下上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置，上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置。
定義發(fā)射端發(fā)射且在信道中傳輸?shù)男盘枎袔^PN序列為
X二(Xo，Ww—(1)
定義接收端接收到的PN序列
定義信道參數(shù)
8<formula>formula see original document page 9</formula>
A的第一列即是矢量x，其它各列是第一列的循環(huán)移位；w為加 性高斯白噪聲。由最大似然估計法，可以解得 h—AHA丫Vy (6)
D2.計算信號幀的幀體中的數(shù)據(jù)及補零后信道參數(shù)的傅立葉變
換;
定義接收到的幀體中的數(shù)據(jù)為
<formula>formula see original document page 9</formula>
這里O為長度為M-L且所有值均為O的列向量。
分別計算s及h'的快速傅立葉變換 S-FFT(s) (9)
<formula>formula see original document page 9</formula>
D3.用幀體中的數(shù)據(jù)的傅立葉變換除以補零后信道參數(shù)的傅立
葉變換；
逐點計算除法
<formula>formula see original document page 9</formula>
D4.計算步驟D3得到的商的傅立葉反變換,得到均衡后的數(shù)據(jù)。 即d-IFFD(D)即為均衡后的結(jié)果。
在本發(fā)明方法及系統(tǒng)中，利用幀體循環(huán)前綴拖尾和發(fā)送數(shù)據(jù)拖尾 相同的特性，保證信道參數(shù)與發(fā)送數(shù)據(jù)進行循環(huán)巻積運算與線性卷積 運算的結(jié)果相同，避免使用發(fā)送數(shù)據(jù)的拖尾數(shù)據(jù)，從而避免了自動增益控制單元在主徑存在與不存在時對副徑放大增益不一致對均衡產(chǎn)
生的不利影響。
實施例l
本實施例中，幀頭中PN序列選擇9級m序列，長度N-511，生成 多項式xVx訃l，其結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，初始狀態(tài)010000000。幀頭 CP的長度N尸256，幀體長度M-2048，幀體CP的長度M, = 256，信道 最大長度1^ = 256。
信道均衡方法如實施方式所示，其過程如下
由(6)式計算信道參數(shù)；由(9)式和(10)式計算幀體發(fā)送數(shù) 據(jù)和補零后信道參數(shù)的FFT;由(11)式逐項計算商值；由(12)式 計算IFFT，得到均衡后的數(shù)據(jù)。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān) 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下， 還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明 的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括步驟S1.對待傳輸數(shù)據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳輸信號幀，所述幀體由幀體循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成；S2.后處理并發(fā)射所述待傳輸信號幀。
2、 如權(quán)利要求l所述的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在 于，所述幀頭由幀頭循環(huán)前綴及PN序列構(gòu)成。
3、 如權(quán)利要求2所述的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述PN序列為m序列。
4、 如權(quán)利要求1所述的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述后處理包括對所述待傳輸信號幀進行調(diào)制。
5、 如權(quán)利要求4所述的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述調(diào)制采用的是四相相移鍵控調(diào)制方式。
6、 如權(quán)利要求2所述的無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述幀頭循環(huán)前綴及幀體循環(huán)前綴的長度均大于或等于傳輸所 述待傳輸信號幀的信道的長度。
7、 一種無線突發(fā)通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端、信道及接收 端，其特征在于，所述發(fā)送端進一步包括組幀單元，用于對待傳輸數(shù)據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體 構(gòu)成的待傳輸信號幀，所述幀體由幀體循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成； 發(fā)射單元，用于后處理并發(fā)射所述待傳輸信號幀。
8、 一種無線突發(fā)通信系統(tǒng)接收端的信道均衡方法，該方法包括 步驟Dl.利用接收到的信號幀的幀頭估計信道參數(shù)； D2.計算所述信號幀幀體中的數(shù)據(jù)及補零后信道參數(shù)的傅立葉 變換；D3.用所述幀體中的數(shù)據(jù)的傅立葉變換除以所述補零后信道參數(shù)的傅立葉變換；D4.計算步驟D3得到的商的傅立葉反變換，得到均衡后的數(shù)據(jù)。
9、如權(quán)利要求8所述的突發(fā)通信系統(tǒng)接收端的信道均衡方法，其特征在于，所述突發(fā)通信的持續(xù)時間足夠短，以使利用所述幀頭得到的信道信息在突發(fā)通信期間內(nèi)有效。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線突發(fā)通信的數(shù)據(jù)傳輸方法、系統(tǒng)及信道均衡方法，該數(shù)據(jù)傳輸方法包括步驟對待傳輸數(shù)據(jù)進行組幀處理，獲得由幀頭及幀體構(gòu)成的待傳輸信號幀，所述幀體由幀體循環(huán)前綴及待傳輸數(shù)據(jù)構(gòu)成；后處理并發(fā)射所述待傳輸信號幀。本發(fā)明的方法及系統(tǒng)通過采用帶有循環(huán)前綴的PN訓(xùn)練序列實現(xiàn)了對信道參數(shù)的無偏估計；通過使用帶有循環(huán)前綴的發(fā)送數(shù)據(jù)，而不使用發(fā)送數(shù)據(jù)的拖尾來完成頻域均衡，避免了自動增益控制單元對均衡造成的不利影響。
文檔編號H04L27/26GK101674276SQ20091009393
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者萬曉峰, 彧 張, 張國敬, 楊知行, 潘長勇 申請人:清華大學(xué)