信号接收方法、装置、可读存储介质、及终端与流程

本发明涉及通信领域，特别是涉及信号接收方法、装置、可读存储介质、及终端。

背景技术：

现有的无线通信系统大多基于正交频分复用(ofdm)技术，但是正交频分复用存在着papr过高、带外功率泄漏严重、严格的时频同步性、抗载波频偏弱、cp机制造成的有效传输率下降、不利于碎片化频谱利用等不足。

多载波无线通信将可用频率带宽分成不同带宽的子信道，每个子信道均采用不同滤波器，有效抑制带外泄漏，同时进一步提高频谱利用率；同时不采用cp机制，提高有效传输速率；抗载波频偏和符号定时偏差强，放松系统对时频同步的要求；不同子信道间可采用不同传输参数，有利于承载多样化业务类型。

但是，在现有的多载波无线通信方式中存在着滤波器参数对信道产生影响的问题，这就导致了子信道均衡的复杂度变得非常高，严重影响了接收机的性能。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供信号接收方法、装置、可读存储介质、及终端，用于解决现有技术中滤波器参数对信道产生影响，导致子信道均衡的复杂度变得非常高，严重影响了接收机性能等技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种信号接收方法，应用于接收机，所述方法包括：将接收到的时域信号进行频域转换以形成第一信号；去除所述第一信号中的滤波器频域响应因子以形成第二信号；对所述第二信号进行信道估计和频域均衡以恢复出原始发送信号。

于本发明的一实施例中，所述将接收到的时域信号进行频域转换以形成第一信号，具体包括：对所述时域信号分别进行1/2因子的下采样和2n-fft频域变换，以得到所述第一信号。

于本发明的一实施例中，对所述时域信号分别进行1/2因子的下采样和2n-fft频域变换，具体包括：令所述时域信号为y，其中，h为无线信道脉冲响应，xi为子信道的发送信号，fi为子信道滤波器的频率，n为加性白噪声，k为子载波，i为子信道，b为子信道的个数；对所述时域信号y分别进行1/2因子的下采样和2n-fft频域变换，以分别得到频域信号y(k/2)和所述第一信号y(k)；其中，y(k)＝h(k)fi(k)si(k)+w(k)，分别为h、fi、xi、n的2n-fft变换，h、f、s、w分别为h、fi、xi、n的n-fft变换。

于本发明的一实施例中，去除所述第一信号中的滤波器频域响应因子以形成第二信号，具体包括：将所述第一信号y(k)乘以补偿因子1/fi(k)，以得到所述第二信号其中，fi(k)子载波k所处的子信道滤波器fi的频域响应。

于本发明的一实施例中，对所述时域信号y分别进行1/2因子的下采样和2n-fft频域变换，具体包括：在对所述时域信号y进行2n-fft频域变换之前，对所述时域信号进行补零计算，以将信号的单个符号长度从(n+l-1)补零至2n。

于本发明的一实施例中，基于lmmse信道估计算法对所述第二信号进行信道估计。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种信号接收装置，其包括：频域转换模块，用于将接收到的时域信号进行频域转换以形成第一信号；补偿模块，包括多个补偿因子，作用于各个子信道；所述补偿模块用于去除所述各个子信道对应的所述第一信号中的滤波器频域响应因子以形成第二信号；信道估计和频域均衡模块，用于对所述第二信号进行信道估计和频域均衡，以恢复出原始发送信号。

于本发明的一实施例中，所述频域转换模块具体包括：2n-fft卷积模块，用于对时域信号进行2n-fft频域变换；下采样模块，用于对所述时域信号分别进行1/2因子的下采样；其中，令所述时域信号为y，其中，h为无线信道脉冲响应，xi为子信道的发送信号，fi为子信道滤波器的频率，n为加性白噪声，k为子载波，i为子信道，b为子信道的个数；对所述时域信号y分别进行1/2因子的下采样和2n-fft频域变换，以分别得到频域信号y(k/2和)所述第一信号y(k)；y(k)＝h(k)fi(k)si(k)+w(k)，分别为h、fi、xi、n的2n-fft变换，h、f、s、w分别为h、fi、xi、n的n-fft变换。

于本发明的一实施例中，所述补偿模块具体用于：将所述第一信号y(k)乘以补偿因子1/fi(k)，以得到所述第二信号其中，fi(k)子载波k所处的子信道滤波器fi的频域响应。

于本发明的一实施例中，所述信号接收装置包括：补零模块，用于在对所述时域信号y进行2n-fft频域变换之前，对所述时域信号进行补零计算，以将信号的单个符号长度从(n+l-1)补零至2n。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述信号接收方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种信号接收终端，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述信号接收方法。

如上所述，本发明的信号接收方法、装置、可读存储介质、及终端，具有以下有益效果：本发明提供的信号接收方法，去除了滤波器参数对信道的影响，从而降低了子信道均衡的复杂度，大幅提升了接收机的性能。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中信号接收方法的示意图。

图2显示为本发明一实施例中信号收发原理的示意图。

图3显示为本发明一实施例中信号接收方法在信道估计算法下性能对比示意图。

图4显示为本发明一实施例中信号接收装置的示意图。

元件标号说明

41频域转换模块

42补偿模块

43信道估计和频域均衡模块

s101～s103方法步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种信号接收方法，应用于接收机。所述信号接收方法包括：

s101：将接收到的时域信号进行频域转换以形成第一信号。

所述将接收到的时域信号进行频域转换以形成第一信号，具体包括：对所述时域信号分别进行2n-fft频域变换和1/2因子的下采样，以得到所述第一信号。

如图2所示，展示本发明一实施例中无线通信原理的示意图。假设在信号传输过程中，共有b个子信道，nsc个子载波，每个子信道的子载波数为个。在各个子信道中，各个子载波携带数据相加后输出信号xi，i＝1,…,b。所述信号xi经过长度为l的子信道带通滤波器处理后输出子信道的信号yi，所有子信道的信号yi叠加后合成最终的发射信号。如下式所示，表示所有子信道i所包含的子载波序号，fi为子信道的带通滤波器的频率，fk表示子载波k的频率，tsym为采样周期。

接收信号通过长度为l的各个子信道的匹配滤波器，滤除其他子信道相关信号，保留当前子信道有用信号。再通过本地相关解调，利用子载波间的正交性，分离出某一子载波y[k]上传输的有效信息。具体的，接收信号y可以表示为：其中，其中h为无线信道脉冲响应，n为加性白噪声，k为子载波，i为子信道，b为子信道的个数。

值得注意的是，传统的接收机在接收端对接收信号y进行检测时通常采用时域或频域检测方法。其中，时域检测算法主要有基于匹配滤波检测算法、基于迫零检测算法、基于最小均方差检测算法，但其计算量太大，在实际应用中一般不采用。频域检测算法相对计算复杂度低，采用fft转换到频域进行符号检测，但n-fft频域转换还是具有局限性，计算量较大，响应速度慢。

本发明基于2n-fft频域变换以及下采样的方式实现对接收信号的检测。在经典的ufmc接收机中，接收的时域符号经2n-fft调制以及因子为2的下采样，再经过迫零均衡器检测判别。

具体的，采用fft计算方法将接收到的时域信号转换到频域，进行符号检测。单个符号长度为n+l-1，接收信号经过定时同步后转化为并行符号，补零至2n个采样后进行2n-fft运算转换到频域信号其中，分别为h、fi、xi、n的2n-fft变换。对所述信号进行1/2因子的下采样得到信号其中，h、fi、si、w分别为h、fi、xi、n的n-fft变换。

根据fft与ifft运算性质，发送信号xi的n-fft卷积运算以及2n-fft卷积运算分别如下式所示：x(k)表示xi的n-fft运算，表示xi的2n点fft运算，并且

其中，频域信号需经过1/2因子的下采样后获得频域接收信号，即取频域信号的偶数位子载波数据。频域接收信号y表示为：i为子载波k/2所在的子信道序号，分别为h、fi、xi、n的2n-fft变换。由关系式可知，第二信号h、fi、si、w分别为h、fi、xi、n的n-fft变换。

s102：去除所述第一信号中的滤波器频域响应因子以形成第二信号。

具体的，将所述第一信号y(k)乘以补偿因子1/fi(k)，以得到所述第二信号其中，fi(k)子载波k所处的子信道滤波器fi的频域响应。此外，由于接收机已知各子信道采用的滤波器的参数以及各子信道所占用的子载波序号，故可从频域角度对滤波器相应进行无失真补偿。由此可见，所述第二信号的信道参数只包含h，去除了滤波器参数对信道的影响，从而降低了子信道均衡的复杂度，大幅提升了接收机的性能。

s103：对所述第二信号进行信道估计和频域均衡以恢复出原始发送信号。

在ofdm系统的相干检测中需要对信道进行估计，信道估计的精度直接影响了整个系统的性能。信道估计是实现无线通信系统的关键，是用于衡量一个无线通信系统性能的重要指标。信道估计决定了能否获得详细的信道信息，从而在接收端正确地解调出发射信号。频域均衡通常是利用一个可调滤波器的频率的频率特性去补偿信道或者系统的频率特性，使得系统的总性能接近无失真传输条件。

优选的，本发明采用lmmse信道估计算法(亦称为线性贝叶斯估计量)进行信道估计，结合本发明的信号接收方法，将信号的误码率降低至最低，与传统的信号接收方法相比，大幅提升了信号接收性能。值得注意的是，虽然lmmse本身较为常用，但是于本实施例中，本发明提供的信号接收方法基于lmmse信道估计算法所达到的降低误码率的效果非常显著，下面将结合附图予以具体说明。

如图3所示，展示了不同信号接收方法在各信道估计算法下的性能对比。为方便区分，将本发明提供的信号接收方法命名为优化方法，将传统使用的信号接收方法为未优化方法，将所述优化方法和未优化方法分别在lmmse信道估计算法、ls信道估计算法、以及理想信道估计算法三种情形下的性能分析与比较。

图3的横轴代表信噪比snr(signalnoiseratio)(db)，是用于衡量噪音大小的指标；纵轴则表示误码率ser(symbolerrorrate)，是一种用于衡量数据传输精确性的一种指标。由图3的左下角可知，图中共用6根带有不同标志的曲线代表了不同信号接收方法在不同的信道估计算法下的误码率性能，分别为：用“*”表示本发明的优化方法在ls信道估计算法下的误码率性能，用“○”表示本发明的优化方法在理想信道估计算法下的误码率性能，用“△”表示本发明的优化方法在lmmse信道估计算法下的误码率性能，用“▽”表示未优化方法在lmmse信道估计算法下的误码率性能，用“□”表示未优化方法在ls信道估计算法下的误码率性能，用“+”表示未优化方法在理想信道估计算法下的误码率性能。

由此可知，未优化方案在各个信道估计算法下的误码率都非常高，甚至系统无法工作，特别是在lmmse信道估计算法下的误码率异常高。而本发明提出的优化方法，在误码率性能方面则明显优于未优化方法，且非常逼近理想信道估计算法下的误码率性能。

如图4所示，展示本发明一实施例中的信号接收装置的示意图。所述信号接收装置包括频域转换模块41、补偿模块42、以及信道估计和频域均衡模块43。所述频域转换模块41用于将时域信号进行2n-fft卷积计算以及和1/2因子的下采样，以形成第一信号；所述补偿模块42包括多个补偿因子，作用于各个子信道，所述补偿模块42用于去除所述各个子信道对应的所述第一信号中的滤波器频域响应因子以形成第二信号；所述信道估计和频域均衡模块43用于对所述第二信号进行信道估计和频域均衡，以恢复出原始发送信号。所述信号接收装置的具体实施方式与信号接收方法的实施方式类似，故不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述信号接收方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明还提供一种信号接收终端，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述信号接收方法。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明提供的信号接收方法、装置、可读计算机存储介质及终端，去除了滤波器参数对信道的影响，从而降低了子信道均衡的复杂度，大幅提升了接收机的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。