一种短波信道下基于小波去噪的sc-fde信道估计方法
【专利摘要】本发明请求保护一种短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法。包括步骤：首先，对发送的数据进行分块，并在数据块间周期性地插入导频，在接收端提取导频位置处的信息，采用LS算法估计出导频处的信道频率响应。然后将得到的估计值经过IDFT变换到时域，在小波域根据多Mallat算法对其进行分解，采用阈值去噪法滤除噪声，并对消噪后的信号重构。最后，对重构后的信号进行插值补零，并对其做DFT变换到频域，从而得到全部的信道频率响应，完成信道估计。本发明提供的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，提出了采用小波去噪的方法消除LS估计残留的噪声，从而进一步抑制噪声的影响，降低系统的误码率，提高系统性能。
【专利说明】-种短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及短波通信领域，尤其是设及一种短波信道下基于小波去噪的SC-FDE 信道估计方法。
【背景技术】
[0002] 短波通信依靠1. 5?30MHz的电磁波进行信号传输，是最早出现并广泛应用的无 线通信方式，至今仍是中远距离无线通信的重要手段。短波通信依靠电离层反射进行通信， 信道条件恶劣，信道特性随时间快速变化，同时，短波信道又是一个多径衰落信道，其多径 时延可达5ms。多径干扰会引起数据传输过程中的码间串扰和频率选择性衰落，导致接收 信号起伏不定，严重影响通信质量。因此，抗多径衰落和码间干扰一直是短波通信研究的热 点。
[0003] 高速可靠的数据传输是新一代短波通信的发展方向，提高数据传输速率，扩展带 宽是最直接有效的方法，但是该样会导致短波数据传输遭受更加严重的频率选择性衰落和 多径干扰。此时在接收端采用时域均衡技术进行多径抵消，会导致抽头系数过多，实现复杂 度过高的问题，因此，SC-FDE (单载波频域均衡）是一个好的解决方案。
[0004] SC-抑E是一种有效地对抗多径衰落的传输技术，并W其自身的优点，被逐渐应用 到宽带短波通信中。(FDM(正交频分复用）也可W有效地对抗多径干扰，但是由于其采用多 载波调制方式，峰均比较高，并且对频偏比较敏感，该两个缺点成为限制(FDM在短波通信 中应用的主要因素。SC-抑E与(FDM有相似的信号处理方式，在相同条件下可W达到更高的 传输速率和更低的误码率，该些特点对宽带短波通信无疑是极具吸引力的。
[0005] 从上面的分析可知，短波通信系统的性能主要受到信道的制约，因此，采用SC-抑E 传输技术，对短波信道进行估计，补偿多径衰落和码间干扰对短波信道的影响，具有重要的 意义。常用的信道估计准则有LS (最小二乘）准则、匪SE (最小均方误差）准则等。匪SE 算法利用信道的相关特性，估计精度高，但是运算过于复杂，并且短波信道是实时变化的， 很难得到信道的相关特性，实际工程中并不实用。LS算法结构简单，计算量小，不需要预先 知道信道信息，比较实用，但是未考虑噪声的影响。因此，采用合理的方法，消除或抑制实用 型LS算法中由噪声引入的误差，成为我们研究的重点。
【发明内容】
[0006] 针对W上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种解决现有LS信道估计 算法受噪声影响较大，提高估计精度低的基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，本发明的 技术方案如下：一种短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其包括W下步骤：
[0007] 101、对发送的数据进行分块，并在数据块间周期性地插入导频，在接收端提取导 频位置处的信息，采用LS算法估计出导频序列处的信道频率响应，利用导频位置处的信息 进行信道估计得到估计值；
[000引 102、对步骤101得到的估计值做IDFT(逆离散傅立叶变换）变换到时域，在小波 域根据Mallat算法对其进行分解，采用阔值去噪法滤除噪声，并对消噪后的信号重构；
[0009] 103、对重构后的信号进行插值补零，并对其做DFT (离散傅立叶变换）变换到频 域，从而得到整个信道的频率响应，完成信道估计。
[0010] 进一步的，步骤101中在数据块中插入的UW独特字序列的块数为3块，其中一块 UW独特字作为CP循环前缀用于消除前后分组间的干扰，另外两块UW独特字作为导频用于 信道估计，且所述UW独特字序列的长度大于信道的最大时延扩展值。
[0011] 进一步的，所述UW序列采用IE邸802. 16a标准规定的化U序列。
[0012] 进一步的，步骤101中LS算法具体为；假设发送的导频块Xp(n)的长度为P，经过 信道后接收到的时域信号yp(n)可W表示为：
[001 引 V/,(")二 X/,(巧）0 片(巧）+ n'('7)
[0014] 其中，n = 0，l，2....P-l，@代表循环卷积，w(n)为均值为0，方差为5。2的高斯 白噪声，经过P点DFT变换到频域后接收信号表示为：
[0015] Yp 化）=Xp 化)H 化)+W 化）
[0016] 由LS估计准则得到的导频位置处信道频率响应表示为：
[0017] ^
【权利要求】
1. 一种短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在于：包括以下步 骤： 101、 对发送的数据进行分块，并在数据块间周期性地插入导频，在接收端提取导频位 置处的信息，采用LS算法估计出导频序列处的信道频率响应，利用导频位置处的信息进行 信道估计得到估计值； 102、 对步骤101得到的估计值做IDFT逆离散傅立叶变换变换到时域，在小波域根据 Mallat算法对其进行分解，采用阈值去噪法滤除噪声，并对消噪后的信号重构； 103、 对重构后的信号进行插值补零，并对其做DFT变换到频域，从而得到整个信道的 频率响应，完成信道估计。
2. 根据权利要求1所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在 于：步骤101中采用在数据块间插入3块UW独特字的帧结构，其中一块UW独特字作为CP 循环前缀用于消除前后分组之间的干扰，另外两块UW独特字作为导频用于信道估计，且所 述UW独特字序列的长度大于信道的最大时延扩展值。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计 方法，其特征在于：所述UW序列采用IEEE802. 16a标准规定的Chu序列。
4. 根据权利要求1所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在 于：步骤101中LS算法具体为：假设发送的导频块Xp(n)的长度为P，经过信道后接收到的 时域信号&(1〇可以表示为：
其中，n= 0, 1，2. . . .P-l，?代表循环卷积，w(n)为均值为0,方差为Sn2的高斯白噪 声，经过P点DFT变换到频域后接收信号表示为：
由LS估计准则得到的导频位置处信道频率响应表示为：
由于插入的UW块中两块用于信道估计，分别对两块子UW作LS估计，取其平均值作为LS估计的最终结果：
对得到的估计值/做P点IDFT得到LS估计的时域信号：
由此可见，由实际信道响应h(n)和噪声项e(n)组成。
5. 根据权利要求4所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在 于：还包括根据Mallat算法对/)"(?)进行分解的步骤，即把原信号(…在小波域进行分 解，分解后得到其逼近信号的小波系数h+1 (n)和细节信号的小波系数七+1 (n)，具体表达式 为：
其中，j代表分解的层数，C>)即为》/s(?)，n是该层小波系数的个数，k是该层第k个 小波系数，l(n)和g(n)是低通和高通滤波器。
6. 根据权利要求1所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在 于：步骤102中的阈值去噪法首先采用Mallat小波分解法对信号进行分解，然后设置阈值 对分解后的信号的系数进行处理，滤除噪声，小波采用Daubechies小波。
7. 根据权利要求1所述的短波信道下基于小波去噪的SC-FDE信道估计方法，其特征在 于：步骤103中的信号的重构采用Mallat逆变换完成信号的重构：
其中，r(?)和g(n)为重构的低通和高通滤波器。
【文档编号】H04L27/26GK104486267SQ201410836111
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】唐宏, 薛真真, 郭彦芳, 孟婷婷, 周小宇 申请人:重庆邮电大学