專利名稱：一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短波通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及針對(duì)短波通信信道下的一種單載波頻 域均衡(Single Carrier Frequency Domain Equalization, SC-FDE)幀結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
按照國(guó)際無線電咨詢委員會(huì)CCIR(Consultative Committee of InternationalRadio)的劃分，短波是指波長(zhǎng)在100m 10m(頻率為3MHz 30MHz)的電磁 波。利用短波進(jìn)行的無線電通信稱為短波通信。 短波通信實(shí)際使用的頻率范圍為1.5腿z 30腿z，可利用的頻率范圍只有 28. 5MHz，按照國(guó)際規(guī)定，每個(gè)短波電臺(tái)占用3. 7kHz的頻率寬度，通信空間十分擁擠，在很 大程度上限制了通信的容量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?短波通信都是采用天波傳輸?shù)男问?，也就是依靠電離層的一次或多次反射進(jìn)行通 信，因此存在著嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，統(tǒng)計(jì)表明，多徑路數(shù)以3條出現(xiàn)幾率最高，多徑延遲典型 值2 8ms，成為短波鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕拗啤?短波的天波信道是變參信道，信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差。短波無線電通信主要是依賴電 離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)?，電離層作為信號(hào)反射媒質(zhì)的弱點(diǎn)是，參量的可變性很大。它的 特點(diǎn)是路徑損耗、延時(shí)擴(kuò)展、噪聲和干擾，都隨晝夜、頻率、地點(diǎn)而不斷變化著。 一方面電離 層的變化使信號(hào)產(chǎn)生衰落，衰落的幅度和頻次不斷變化。 另外，大氣和工業(yè)無線電噪聲干擾嚴(yán)重。大氣和工業(yè)無線電噪聲主要集中在無線 電頻譜的低端，隨著頻率的升高，強(qiáng)度逐漸降低。雖然，在短波頻段這類噪聲干擾比中長(zhǎng)波 段低，但強(qiáng)度仍很高，影響著短波通信的可靠性，尤其是脈沖型突發(fā)噪聲，經(jīng)常會(huì)使數(shù)據(jù)傳 輸出現(xiàn)突發(fā)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。 新一代短波通信系統(tǒng)主要是高速短波數(shù)字通信系統(tǒng)，存在并行和串行兩種體制。 并行體制的主要思想就是將短波信道分割成若干并行的子信道，在每個(gè)子信道上傳送一 個(gè)副載波，采用頻分正交調(diào)制，用多個(gè)副載波并行傳輸?shù)姆椒ㄌ岣咚俾?，又稱為多音。典 型的系統(tǒng)有法國(guó)Thomson(湯姆遜)公司的實(shí)現(xiàn)途徑，采用OFDM (Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)體制，子載波個(gè)數(shù)79。 串行體制采用單一載波的發(fā)送方式，因只采用一個(gè)載波，也稱為單音。數(shù)據(jù)以串行 方式調(diào)制發(fā)送，碼元寬度短，要達(dá)到比較高的速率，如2400bps，碼間串?dāng)_將十分嚴(yán)重。實(shí)際 中采用適當(dāng)?shù)木饧夹g(shù)可以對(duì)抗碼間串?dāng)_。 并行體制技術(shù)存在以下缺點(diǎn)發(fā)射功率分散，信號(hào)峰均比大，抗頻率選擇性衰落 差，很難利用判決反饋均衡等串行體制可以用到的抗碼間串?dāng)_的技術(shù)。 串行體制技術(shù)存在以下缺點(diǎn)針對(duì)短波通信的串行體制大都采用時(shí)域均衡技術(shù)， 隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，當(dāng)傳輸帶寬越接近信道的相干帶寬，時(shí)間色散將越嚴(yán)重。此時(shí)接 收信號(hào)中包含了經(jīng)歷衰減和時(shí)延的多徑波，引起頻率選擇性衰落，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的碼間干 擾。如果單用時(shí)域均衡減輕碼間干擾，需要較多濾波器抽頭才能得到可接受的均衡效果，這樣很難達(dá)到實(shí)時(shí)性要求，而且隨著多徑時(shí)延擴(kuò)展的增大，均衡復(fù)雜度甚至可能成指數(shù)增長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技
術(shù)中存在并行體制抗頻率選擇性衰落差、串行體制均衡復(fù)雜度高的問題。 為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，
所述幀結(jié)構(gòu)包括幀頭和若干個(gè)時(shí)隙，其中，每個(gè)所述時(shí)隙進(jìn)一步包括一個(gè)前導(dǎo)塊和若干個(gè)
數(shù)據(jù)包。 其中，所述幀頭進(jìn)一步包括碼元長(zhǎng)度為8的UW序列和空載數(shù)據(jù)，其中，UW序列為 若干個(gè)。 其中，所述前導(dǎo)塊進(jìn)一步包括一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的循環(huán)前綴序列、兩個(gè)碼元長(zhǎng) 度為64的UW序列和一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的UW序列。 其中，所述數(shù)據(jù)包進(jìn)一步包括碼元長(zhǎng)度為224的數(shù)據(jù)段和一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的 UW序列。 其中，所述幀頭的時(shí)長(zhǎng)為96ms。 其中，所述幀頭包括18個(gè)碼元長(zhǎng)度為8的UW序列。 其中，每個(gè)所述時(shí)隙包括ll個(gè)數(shù)據(jù)包。 其中，所述幀頭用于信號(hào)檢測(cè)和首次頻偏估計(jì)。 其中，每個(gè)所述時(shí)隙的前導(dǎo)塊，用于定時(shí)估計(jì)、頻偏估計(jì)和信道估計(jì)。 其中，每個(gè)所述時(shí)隙的若干個(gè)數(shù)據(jù)包，用于依次實(shí)現(xiàn)頻域均衡、頻偏追蹤、定時(shí)追
蹤、信道追蹤、解碼。
本發(fā)明有益效果如下 本發(fā)明針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，可以利用自適應(yīng)頻域均衡 進(jìn)行均衡處理，可以達(dá)到很好的均衡效果，而且隨著多徑時(shí)延擴(kuò)展的增大，均衡復(fù)雜度相比 時(shí)域均衡大大降低。相比并行體制，峰均比低，抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng)，在相同的條件下， 可以達(dá)到更高的傳輸速率和更低的誤碼率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)的一 個(gè)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述 的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。 本發(fā)明提出了基于單載波頻域均衡(SC-FDE)技術(shù)的適用于短波通信的數(shù)據(jù)幀結(jié) 構(gòu)和技術(shù)方案。單載波頻域均衡系統(tǒng)是寬帶無線傳輸中一種很有效的對(duì)抗多徑干擾的方 法。相比并行體制，峰均比低，抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng)，在相同的條件下可以達(dá)到更高的傳輸速率和更低的誤碼率；相比一般的串行體制，復(fù)雜度也大大降低，并且適用于更高的傳 輸速率。 SC-FDE技術(shù)以符號(hào)塊結(jié)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，需要在數(shù)據(jù)塊中插入循環(huán)前綴并進(jìn)行頻域均 衡。SC-FDE系統(tǒng)數(shù)據(jù)按幀傳輸，基于SC-FDE技術(shù)的適用于短波通信的幀結(jié)構(gòu)如圖1所示， 每幀的幀結(jié)構(gòu)包括幀頭和N個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙又由1個(gè)前導(dǎo)塊和M個(gè)數(shù)據(jù)包組成。其中幀 頭包括L個(gè)UW序列(Unique Word,獨(dú)特字序列， 一般為IEEE802. 16a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的chu序列、 frank-zadaff序列、PN序列)和空載數(shù)據(jù)，每個(gè)UW序列的碼元長(zhǎng)度為8 (圖中標(biāo)注為UW8)。 圖2為每個(gè)時(shí)隙的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，前導(dǎo)塊包括32碼元長(zhǎng)度的循環(huán)前綴(CP，Cyclic Prefix)序列、兩個(gè)碼元長(zhǎng)度為64的UW序列(圖中標(biāo)注為UW64)、一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的UW 序列(圖中標(biāo)注為UW32);數(shù)據(jù)包包括224個(gè)碼元長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段(圖中標(biāo)注為Data)和一 個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的UW序列(圖中標(biāo)注為UW32)。其中CP用于UW64的循環(huán)前綴，UW32用 于數(shù)據(jù)包的循環(huán)前綴。 本實(shí)施例的幀結(jié)構(gòu)，幀頭用于信號(hào)檢測(cè)和首次頻偏估計(jì)；每個(gè)時(shí)隙的前導(dǎo)塊用于 定時(shí)估計(jì)、頻偏估計(jì)和信道估計(jì)；在每個(gè)時(shí)隙的M個(gè)數(shù)據(jù)包中，依次實(shí)現(xiàn)頻域均衡、頻偏追 蹤、定時(shí)追蹤、信道追蹤、解碼。將數(shù)據(jù)幀用于信號(hào)檢測(cè)、首次頻偏估計(jì)、定時(shí)估計(jì)、頻偏估 計(jì)、信道估計(jì)、頻域均衡、頻偏追蹤、定時(shí)追蹤、信道追蹤和解碼，與其它數(shù)據(jù)幀用于實(shí)現(xiàn)上 述功能相同，通過現(xiàn)有的方法即可實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例不再詳述。 由于短波通信的特殊性，其最大碼元傳輸速率一般為3kHz，即碼元持續(xù)時(shí)間為 1/3ms。設(shè)置幀頭時(shí)長(zhǎng)為96ms，其中的L取值為18，這樣幀頭的時(shí)長(zhǎng)為8X 1/3X 18 = 48ms， 足夠用于幀頭檢測(cè)。剩余的48ms時(shí)長(zhǎng)不發(fā)射數(shù)據(jù)，可用于進(jìn)行接收端對(duì)發(fā)射端的反饋回 傳。同時(shí)考慮到短波信道的最大時(shí)延擴(kuò)展大約為8ms，設(shè)置循環(huán)前綴為32個(gè)碼元長(zhǎng)度的UW 序列，這樣循環(huán)前綴的可保護(hù)時(shí)延為10. 67ms (32/3ms)，大于信道的最大時(shí)延擴(kuò)展8ms，可 以抵抗多徑帶來的影響。 每個(gè)時(shí)隙的前導(dǎo)塊時(shí)長(zhǎng)為(64X2+32X2)/3ms = 64ms，每個(gè)時(shí)隙中的數(shù)據(jù)包設(shè)置 為256(224+32)個(gè)碼元長(zhǎng)度，這樣每個(gè)數(shù)據(jù)包大約為256/3ms = 85. 33ms，設(shè)置數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù) M = ll，這樣每個(gè)時(shí)隙大約為ls(85. 33Xllms+64ms)，由于短波信道的多普勒頻偏大約為 1Hz，即信道的相干時(shí)間大約為ls，因此每隔ls內(nèi)進(jìn)行一次信道估計(jì)是合適的，即能保證信 道估計(jì)的準(zhǔn)確，又能保證有效數(shù)據(jù)的傳輸速率。 由于在每次幀頭檢測(cè)過程中空載數(shù)據(jù)可進(jìn)行接收端對(duì)發(fā)射端的反饋，設(shè)置每幀的 時(shí)隙的個(gè)數(shù)N，決定了每N秒可以進(jìn)行一次接收端的反饋回傳，反饋數(shù)據(jù)可用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射端 自適應(yīng)選擇發(fā)射頻率等功能。 由上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例利用自適應(yīng)頻域均衡進(jìn)行均衡處理，可以 達(dá)到很好的均衡效果，而且隨著多徑時(shí)延擴(kuò)展的增大，均衡復(fù)雜度相比時(shí)域均衡大大降低。 相比并行體制，峰均比低，抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng)，在相同的條件下，可以達(dá)到更高的傳 輸速率和更低的誤碼率。均衡過程中結(jié)合頻偏追蹤、定時(shí)追蹤、信道追蹤，可達(dá)到在并行體 制很難實(shí)現(xiàn)的效果。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述幀結(jié)構(gòu)包括幀頭和若干個(gè)時(shí)隙，其中，每個(gè)所述時(shí)隙進(jìn)一步包括一個(gè)前導(dǎo)塊和若干個(gè)數(shù)據(jù)包。
2. 如權(quán)利要求1所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述幀頭進(jìn)一步包括碼元長(zhǎng)度為8的UW序列和空載數(shù)據(jù)，其中，UW序列為若干個(gè)。
3. 如權(quán)利要求2所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述前導(dǎo)塊進(jìn)一步包括一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的循環(huán)前綴序列、兩個(gè)碼元長(zhǎng)度為64的UW序 列和一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的UW序列。
4. 如權(quán)利要求3所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)包進(jìn)一步包括碼元長(zhǎng)度為224的數(shù)據(jù)段和一個(gè)碼元長(zhǎng)度為32的UW序列。
5. 如權(quán)利要求4所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述幀頭的時(shí)長(zhǎng)為96ms 。
6. 如權(quán)利要求5所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述幀頭包括18個(gè)碼元長(zhǎng)度為8的UW序列。
7. 如權(quán)利要求6所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 每個(gè)所述時(shí)隙包括11個(gè)數(shù)據(jù)包。
8. 如權(quán)利要求1所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述幀頭用于信號(hào)檢測(cè)和首次頻偏估計(jì)。
9. 如權(quán)利要求1所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 每個(gè)所述時(shí)隙的前導(dǎo)塊，用于定時(shí)估計(jì)、頻偏估計(jì)和信道估計(jì)。
10. 如權(quán)利要求1所述的針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，其特征在于， 每個(gè)所述時(shí)隙的若干個(gè)數(shù)據(jù)包，用于依次實(shí)現(xiàn)頻域均衡、頻偏追蹤、定時(shí)追蹤、信道追蹤、解 碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，所述幀結(jié)構(gòu)包括幀頭和若干個(gè)時(shí)隙，其中，每個(gè)所述時(shí)隙進(jìn)一步包括一個(gè)前導(dǎo)塊和若干個(gè)數(shù)據(jù)包。本發(fā)明針對(duì)短波通信信道下的單載波頻域均衡幀結(jié)構(gòu)，可以利用自適應(yīng)頻域均衡進(jìn)行均衡處理，可以達(dá)到很好的均衡效果，而且隨著多徑時(shí)延擴(kuò)展的增大，均衡復(fù)雜度相比時(shí)域均衡大大降低。相比并行體制，峰均比低，抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng)，在相同的條件下，可以達(dá)到更高的傳輸速率和更低的誤碼率。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101778062SQ200910243890
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者吳南潤(rùn), 方光青, 沈文剛 申請(qǐng)人:北京韋加航通科技有限責(zé)任公司