专利名称：一种超宽带通信频域均衡的方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及 一种超宽带通信频域 均衡的方法与系统。
背景技术：
宽带无线通信由于其信息速率高、信号的带宽较宽，而无线传输 信道都具有多径特性，这会导致频率选择性衰落，并导致数据信号的
符号间产生叠加的干扰，影响接收端对信号的判决和还原。从而需要 克服多径干扰对传输差错造成的影响。传统的方法是釆用时域均衡的 处理，常用的时域均衡器有线性均衡器，判决反馈均衡器等等。当通 信的速率比较低的时候，时域均衡器可以降低多径的影响。
除了常用的时域均衡方式以外，常用OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ,正交频分复用)或者DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频)的通信方式来对抗多径干
扰的影响。OFDM釆用把宽带划分为一些很窄的子载波的方式，来对 付频率选择性的衰落，当子载波的带宽很小的时候，多径干扰就变换 成只是信号的衰落，并不会导致符号间的数据干扰，这样就可以抵抗 多径干扰对数据信号造成的影响。直接序列扩频也可以用来抵抗多径 的干扰，釆用的方法为多径信号的多路叠加(RAKE)。这种方式可 以把多径信号的各个路径进行相加的处理，使得能量集中。其原理是 在扩频信号通信时，利用扩频序列的低互相关性的特性，在有多径干 扰的情况下，将各个多径的信号生成可分离的独立信道，然后加和取 得各子信道的能量。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问 题当信道的时延比较长的时候，时域均衡由于是串行的信号处理，因此它会导致很高的信号处理的硬件复杂度。特别是当前的数据通信 变得越来越快，釆用时域均衡会加大对硬件处理速度的要求，从而导 致它应用上的局限性。
OFDM的缺点是硬件结构相当复杂，耗能也高。由于信号被割裂 为成百上千个子载波(设为n个)，当所有信号的极性都相同的时候， 总的信号的幅度就为原来的n倍。这样就会有信号的幅度叠加问题， 称之为峰均比问题(PAPR)。峰均比问题使得发射耗能增加十数倍， 也对自动电平控制(AGC )控制以及高频部分电路的线性提出了很高 的要求。
采用RAKE的DSSS通信也有局限。根据RAKE的工作原理， 它需要长扩频码来保证相关特性，理论上是多径长度最好不超过其单 个扩频符号的长度。这将大幅降低通信的最高数据速率。而且由于需 要额外的信道估计电路，其硬件复杂度也比较高。不利于高速的数据 通信电路设计，同时其工作效能取决于径的路数，当多径的路数特别 多的情况下，RAKE的处理复杂度进一步提高。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是提供 一 种超宽带通信频域均衡的 方法与系统，以克服现有技术中在进行宽带无线通信时，处理多径信 号的硬件的复杂度高的缺陷，并进一步提高多径信号处理的增益。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供 一 种超宽带通信 频域均衡的发送端方法，包括以下步骤
A. 对待发送数据进行MBOK (M-ary Bi-Orthogonal Keying,多 元双正交键控)的符号映射；
B. 根据映射的符号，选择相互正交的MBOK扩频码；
C. 将所述待发送数据进行循环前缀处理；
D. 将所述待发送数据进行滤波及波形成型的处理；
E. 将所述待发送数据通过射频发送到接收端。其中，在所述步骤B中，在选择相互正交的MBOK扩频码之后， 还包括使用正负极性调制增加信息比特数。
其中，在所述步骤B中，所述MBOK扩频码取自Walsh或Gold码。
其中，在所述步骤C中，所述循环前缀处理包括添加循环前缀或
循环前缀的重建。
其中，所述待发送数据为经过信道编码后的数字基带数据。 本发明实施例的技术方案还提供 一种超宽带通信频域均衡的接
收端方法，包括以下步骤
51. 通过射频接收数据，并将所述数据转换为数字信号；
52. 将所述数据进行滤波；
53. 去掉所述数据的循环前缀，并对所述数据进行频域均衡处
理；
54. 对所述数据进行MBOK扩频信号的解扩；
55. 从解扩后的数据中选择发送端的符号。
其中，在所述步骤S4中，所述釆用同时的M路相关电路和接收 到的数字信号进行相关。
其中，在所述步骤S5中，选择相关幅度最大的一路为发送端的 符号。
其中，在所述步骤S5中，还包括釆用极性区分信息符号。 本发明实施例的技术方案还提供一种超宽带通信频域均衡的系
统，所述系统包括发送端和接收端，所述发送端包括
符号映射单元，用于对待发送数据进行MBOK的符号映射； 扩频码选择单元，用于根据映射的符号，选择相互正交的MBOK
扩频码；
循环前缀处理单元，用于将所述待发送数据进行循环前缀处理； 发送滤波器单元，用于将所述待发送数据进行滤波及波形成型的处理；
射频发射单元，用于将所述待发送数据通过射频发送到接收端； 所述接收端包括
射频接收单元，用于通过射频接收数据，并将所述数据转换为数 字信号；
接收滤波器单元，用于将所述数据进行滤波；
去循环前缀单元，用于去掉所述数据的循环前缀，并对所述数据 进行频域均衡处理；
解扩单元，用于对所述数据进行MBOK扩频信号的解扩；
最大值和符号选择单元，用于从解扩相关的值选取最大值，并判 断其符号值。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点
1、 没有峰均比的问题，这样大大降低了射频器件的线性度的要 求，降低了设备成本和硬件复杂度，且相对OFDM方式，其性能反 而有所提高，误码率性能优于AWGN下的BPSK调制。同时显著降 低了无线通信的功耗(OFDM射频功率回退的10dB)，特别适合电池
供电的手持设备。
2、 釆用频域均衡结合MBOK的低复杂度调制，可获得频率分集 增益、信道解扩增益和MBOK调制增益，其在^/W。坐标下有超过 AWGN下BPSK调制的误码率曲线3dB多的增益(不计入信道编码 增益)。远远高过RAKE接收机的处理增益。且MBOK的扩频比低， 有利于提高数据速率。
3、 信道多径长时延的时候，由于本方案釆用了频域均衡，解决 了时域均衡的硬件处理复杂度的问题，故适合于高速、长多径时延的 无线通信的场合。其节省硬件代价的作用十分明显。
图l是本发明实施例的一种超宽带MBOK频域均衡技术的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的一种超宽带MBOK频域均衡技术的示意图如图 l所示，包括以下过程
本实施例中，基带数据首先通过MBOK的符号映射，然后根据 映射的符号来挑选相互正交的MBOK扩频码来代表不同的符号。这 不同的MBOK正交码取自Walsh、 Gold码(或者相关性好，码组多 的扩频码)，或者类似的正交扩频码的集合，并使用正负极性调制增 加信息比特数。
进行MBOK的扩频码的映射和选择之后，为了克服多径的影响， 满足循环卷积的条件，以便在接收端完成频域的均衡，需要添加循环 前缀。添加的循环前缀的长度根据多径干扰的最大时间范围来确定， 每一个循环前缀对应的数据块的长度由可以接受的数据利用率决定。 另外，也可以釆用其它类似的技术，如循环前缀的重建，这样可以不 添加循环前缀，但作用都是为了进行接收端的频域均衡处理，以及满 足循环卷积特性。
为了在收发端建立无码间干扰的频域滤波，发送信号经过正常的 发送滤波器，滤除带外信号，以及进行波形成型的处理。之后可以由 射频发射电路进行无线信号的发射。该发射电路将数字基带信号经过 载波调制的上变频后，变换到射频频带，最后由天线进行辐射发送。 该发射电路也可以包括无载波调制的高频数字基带信号的发射。
在通过无线多径信道后，接收端首先进行射频的接收，便得到数 字的基带信号。该基带信号此时是模拟信号，在经过模数转换器釆样 后，成为数字信号。再经过接收端的滤波器滤除带外干扰。在去掉循 环前缀后，再进行接收端的频域均衡处理。频域均衡的作用是做信道的反滤波器，去掉多径干扰造成的符号间干扰。
随后，再进行MBOK扩频信号的解扩工作，通过解扩，获得信
道解扩增益，解扩釆用同时的M路相关电路和接收到的数字信号进
行相关，取相关幅度最大的一路判作为发端的符号，并且釆用极性来 进一步区分信息符号。
本发明使用在无线通信的调制解调部分，在信源送来的数字基带
数据经过信道编码后，进行本方案的MBOK符号映射和循环前缀的 添加。在接收端，在基带信号数字化后，去掉循环前缀，执行频域均 衡后的数据送给信道译码部分，信道译码后的数据就是经过收发系统 接收还原的原始的数据信号。
本发明的使用场合适用于宽带和信道条件比较复杂，即环境对 电磁波造成的多径干扰比较强而且时延比较长的场合，所以一般适用 于无线环境下。而且当信息的速率在1Mbps左右或者更高的时候(宽 带通信)，本系统可以降低通信系统的复杂度，降低成本。
本发明的应用实例是超宽带条件下，信息的速率很高，系统的复 杂度对硬件成本影响很大，而且超宽带的信息速率非常高(100Mbps 左右)。这时候釆用MBOK+FDE的调制方式，可大大减轻基带的扩 频压力和均衡系统的复杂度。无需RAKE,或者峰均比处理也可以获 得比DSSS和OFDM更好的基带误码性能。特别适合手持设备等以 电池为能源的无线装置，因此具有显著的经济价值和广阔的应用前 景。
本发明釆用了多进制双正交扩频码(MBOK)方式的扩频，并结 合低复杂度的频域均衡技术(FDE)。本发明降了低宽带通信时信号 处理的复杂度，同时提供比以往的多径信号处理更好的性能。本发明 解决了峰均比的问题，具有较低功耗和复杂度；而且在本发明中，频 域均衡结合MBOK，具有很高的解调增益；另外，在长延时的信道， 采用本发明可以降低硬件复杂度。MBOK扩频方式实质上是对信道冲激响应进行釆样的操作。利 用这个独特的性质，我们釆用在MBOK解扩之前进行频域均衡的接 收端解调设计，它可以收到很大的信道解扩增益。这样的处理，因为 得信道的实际特性发生了变化，显著降低多径信号的干扰特性，使得 多径频域上的深衰落不复存在，并大大改善了信号接收的最低信噪 比，提高了通信系统的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种超宽带通信频域均衡的发送端方法，其特征在于，包括以下步骤A. 对待发送数据进行MBOK的符号映射；B. 根据映射的符号，选择相互正交的MBOK扩频码；C. 将所述待发送数据进行循环前缀处理；D. 将所述待发送数据进行滤波及波形成型的处理；E. 将所述待发送数据通过射频发送到接收端。
2、 如权利要求1所述超宽带通信频域均衡的发送端方法，其特 征在于，在所述步骤B中，在选择相互正交的MBOK扩频码之后， 还包括使用正负极性调制增加信息比特数。
3、 如权利要求1或2所述超宽带通信频域均衡的发送端方法， 其特征在于，在所述步骤B中，所述MBOK扩频码取自Walsh或Gold 码，或者其它相关性好、码组多的扩频码。
4、 如权利要求1所述超宽带通信频域均衡的发送端方法，其特 征在于，在所述步骤C中，所述循环前缀处理包括添加循环前缀或循 环前缀的重建。
5、 如权利要求1所述超宽带通信频域均衡的发送端方法，其特 征在于，所述待发送数据为经过信道编码后的数字基带数据。
6、 一种超宽带通信频域均衡的接收端方法，其特征在于，包括 以下步骤s1. 通过射频接收数据，并将所述数据转换为数字信号；s2. 将所述数据进行滤波；s3. 去掉所述数据的循环前缀，并对所述数据进行频域均衡处理；s4. 对所述数据进行MBOK扩频信号的解扩；s5. 从解扩后的数据中选择发送端的符号。
7、 如权利要求6所述超宽带通信频域均衡的接收端方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述釆用同时的M路相关电路和接收到的数字信号进行相关。
8、 如权利要求7所述超宽带通信频域均衡的接收端方法，其特 征在于，在所述步骤S5中，选择相关幅度最大的一路为发送端的符 号。
9、 如权利要求7或8所述超宽带通信频域均衡的接收端方法， 其特征在于，在所述步骤S5中，还包括釆用极性区分信息符号。
10、 一种超宽带通信频域均衡的系统，其特征在于，所述系统包 括发送端和接收端，所述发送端包括符号映射单元，用于对待发送数据进行MBOK的符号映射； 扩频码选择单元，用于根据映射的符号，选择相互正交的MBOK 扩频码；循环前缀处理单元，用于将所述待发送数据进行循环前缀处理； 发送滤波器单元，用于将所述待发送数据进行滤波及波形成型的处理；射频发射单元，用于将所述待发送数据通过射频发送到接收端；所述接收端包括射频接收单元，用于通过射频接收数据，并将所述数据转换为数字信号；接收滤波器单元，用于将所述数据进行滤波； 去循环前缀单元，用于去掉所述数据的循环前缀，并对所述数据进行频域均衡处理；解扩单元，用于对所述数据进行MBOK扩频信号的解扩； 最大值和符号选择单元，用于从解扩相关的值选取最大值，并判 断其符号值。
全文摘要
本发明公开了一种超宽带通信频域均衡的发送端方法，包括对待发送数据进行MBOK的符号映射；根据映射的符号，选择相互正交的MBOK扩频码；将待发送数据进行循环前缀处理；将待发送数据进行滤波及波形成型的处理；将待发送数据通过射频发送到接收端。本发明还公开了一种超宽带通信频域均衡的接收端方法和一种超宽带通信频域均衡的系统。本发明采用多进制双正交扩频码方式的扩频，结合低复杂度的频域均衡技术，降低了宽带通信时信号处理的复杂度，同时具有更好的多径信号处理性能，解决了峰均比的问题，具有较低功耗和复杂度；而且，在收端，频域均衡处理置于MBOK解扩之前，具有很高的解调增益；另外，在长延时的信道，本发明可以降低硬件复杂度。
文档编号H04B1/69GK101425818SQ200810239940
公开日2009年5月6日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者张家琦, 亮 朱, 李育红, 焦胜才, 肖振宇, 宁 葛, 陆建华 申请人:清华大学