双边带调制系统及其信号接收端以及频域均衡装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于宽带数字通信技术领域，尤其涉及一种双边带调制系统中收集最大频 率分集增益的频域均衡装置和频域均衡方法，以及具有该频域均衡装置的双边带调制系统 的信号接收端和具有该信号接收端的双边带调制系统。
【背景技术】
[0002] 在通信系统中，不同系统应用特定划分的频率资源，因而需要对调制信号进行频 谱搬移，即载波调制技术。经过载波调制后，基带信号被搬移到载波处，频带对称的分布在 中心频率两边，这样的信号称为双边带调制信号。
[0003] 目前，主要有以下两种载波调制方式：
[0004] 1、基带信号是实数信号。例如，为M_PAM(M_ary Pulse Amplitude Modulation:M 进制脉冲幅度调制）信号时，直接乘以余弦cos (2 31 f。!：）或正弦sin (2 31 f；t)载波，其中f。 是载波频率，得到频谱搬移后的射频信号。这种调制技术为非IQ调制技术，即只有I路或 Q路号。
[0005] 2、基带信号为复数信号。例如，为M_PSK(M_aryPhaseShiftKeying:M进制相移 键控）信号或M_QAM(M_aryQuadratureAmplitudeModulation:M进制正交幅度调制）信 号时，采用正交IQ调制技术，用两路正交的载波信号c〇S(2Jif；t)和Sin(2Jif；t)分别对 复数信号的实部和虚部进行调制，实部信号乘以cos(2f；t)得到I路信号，虚部信号乘以 sin(2Jifct)得至IJQ路信号。由于C〇s(2Jifct)和sin(2Jifct)互为正交信号，因此同时发 射不会引起相互间的干扰，接收端可分离出I路和Q路信号。
[0006] 对于宽带数字通信系统，无论是有线通信、光通信还是无线通信，当存在多径传 播时会引起衰落与干扰，即频率选择性衰落和ISI(Inter-symbolInterfere:符号间干 扰）。对抗频率选择性衰落最有效的方式就是频率分集，通过收集频率分集增益来提高系统 抗衰落性能。目前对付多径传播最有效的技术是〇FDM(OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing:正交频分复用）技术及其演进技术，例如，SC-FDE(SingleCarrier FrequencyDomainEqualization,单载波频域均衡）技术。结合频率分集技术和OFDM技 术或SC-FDE技术，是通信系统提升抗衰落性能的重要手段。
[0007] 其中，0FDM技术是多载波技术，将频带划分为多个独立的子带，降低均衡的复杂 度。而单载波技术应用于宽带系统时，由于多径造成的频率选择性衰落，导致时域均衡非常 复杂，而采用频域均衡技术，即SC-FDE技术，均衡简单，且具有与0FDM相同的抗多径性能。 0FDM技术及其演进技术是LTE(LongTimeEvolution:长期演进）技术的核心技术，LTE系 统中下行链路米用 0FDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess:正交频分 复用多址）技术，上行链路米用SC-FDMA(SingleCarrierFrequencyDivideMultiplex Address，单载波频分复用多址）技术，SC-FDMA技术本质是SC-FDE技术与多址技术相结合。
[0008] 图1为相关技术中SC-FDE系统基带发送和接收的示意图，具体地，如图1所示，在 发送端，信息首先经信道编码后，进行星座调制，将信息bit映射成实数/复数符号，再分组 并对每组符号添加CP(CyclicPrefix:循环前辍），最后进行数模转换，由于是基带图，所 以未示出载波调制与解调和信号发射与接收部分。信号经历有线、光或无线信道后，会遭受 衰落和加性高斯白噪声。在接收端，对接收信号进行采样量化（模数转换），然后分组并去 除CP后，进入频域均衡装置进行均衡，即首先通过DFT(DiscreteFourierTransform:离 散傅里叶变换）变换至频域，在频域进行均衡后再通过IDFT(InverseDiscreteFourier Transform:离散傅里叶逆变换）变换回时域，最后进行解符号、判决（硬判决或软判决）和 信道解码，恢复出发送信息。
[0009] 在SC-FDE系统中，发送的每个调制符号都占据了全部带宽，所以对频率选择性信 道而言，在如图1所示的频域均衡之后可以收集一定的频率分集，但并不能最大化地收集 频率分集。
【发明内容】
[0010] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种双边带调制系统中收集最大频率分集增益的频域均衡装置，该频域 均衡装置可以最大化地收集双边带调制系统中的频率分集增益。
[0011] 本发明另一个目的在于提出一种具有该频域均衡装置的双边带调制系统的信号 接收端以及具有该信号接收端的双边带调制系统。
[0012] 本发明的再一个目的在于提出一种双边带调制系统中收集最大频率分集增益的 频域均衡方法。
[0013] 为达到上述目的，本发明的一方面实施例提出一种双边带调制系统中收集最大频 率分集增益的频域均衡装置，该频域均衡装置包括：傅里叶变换模块，用于将去除循环前缀 之后的接收信号变换至频域以生成频域信号；合并模块，用于对所述频域信号进行最大比 合并以收集频率分集增益并输出合并信号；均衡模块，用于对所述合并信号进行均衡计算； 和傅里叶逆变换模块，用于将所述均衡模块的输出信号变换回时域以获得所述接收信号对 应发送信号的估计值。
[0014] 根据本发明实施例的双边带调制系统中收集最大频率分集增益的频域均衡装置， 不管对于双边带非IQ调制系统还是双边带正交IQ调制系统，通过合并模块对频域信号进 行最大比合并，可以很大程度地降低深衰落的概率，达到最大化的频率分集增益，进而通过 均衡模块对频域信号进行均衡计算，并由傅里叶逆变换模块将均衡之后的频域信号变换至 时域，从而获得接收信号对应发送信号的估计值，提高性能。
[0015] 具体地，所述双边带调制系统为双边带非IQ调制系统，所述合并模块包括最大比 合并器，所述最大比合并器将所述频域信号中的共轭对称项进行最大比合并以收集频率分 集增益并输出合并信号。
[0016] 具体地，所述双边带调制系统为双边带正交IQ调制系统，所述合并模块包括：均 衡单元和傅里叶逆变换单元，所述均衡单元对所述频域信号进行均衡计算，所述傅里叶逆 变换单元将所述均衡单元的输出信号变换至时域以获得接收信号对应发送信号的初次估 计值；符号硬判决单元，用于对所述接收信号对应发送信号的初次估计值进行符号硬判决 以获得调制信号的估计值；傅里叶变换单元，用于将所述调制信号的估计值变换至频域以 生成频域估计值；干扰消除器，用于根据所述频域估计值对所述频域信号进行干扰消除； 最大比合并器，用于对干扰消除之后的频域信号进行最大比合并以收集频率分集增益。
[0017] 进一步地，所述调制信号的估计值为复数，所述傅里叶变换单元包括：第一傅里叶 变换子单元，用于将所述调制信号的估计值的实部变换至频域以生成实部频域估计值，所 述干扰消除器根据所述实部频域估计值对所述频域信号中的共轭对称项进行干扰消除；以 及第二傅里叶变换子单元，用于将所述调制信号的估计值的虚部变换至频域以生成虚部频 域估计值，所述干扰消除器根据所述虚部频域估计值对所述频域信号中的共轭反对称项进 行干扰消除。
[0018] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出一种双边带调制系统的信号接收 端，该信号接收端包括上述方面实施例的频域均衡装置。
[0019] 根据本发明实施例的双边带调制系统的信号接收端，通过在频域均衡装置内首先 对频域信号进行最大比合并，进而再在频域内进行均衡计算，可以获得最大化的频率分集 增益，性能提_。
[0020] 为达到上述目的，本发明的再一方面实施例提出一种双边带调制系统，该系统包 括上述方面实施例的信号接收端。
[0021] 根据本发明实施例的双边带调制系统，在信号接收端，通过在频域均衡装置内首 先对频域信号进行最大比合并，进而再在频域内进行均衡计算，可以获得最大化的频率分 集增益，性能提高。
[0022] 为达到上述目的，本发明的又一方面实施例提出一种双边带调制系统中收集最大 频率分集增益的频域均衡方法，该方法包括以下步骤：将去除循环前缀之后的接收信号傅 里叶变换至频域以生成频域信号；对所述频域信号进行最大比合并以收集频率分集增益并 输出合并信号；对所述合并信号进行均衡计算；以及将进行均衡计算之后的信号傅里叶逆 变换回时域以获得所述接收信号对应发送信号的估计值。
[0023] 根据本发明实施例的双边带调制系统中收集最大频率分集增益的频域均衡方法， 不管对于双边带非IQ调制系统还是双边带正交IQ调制系统，通过对频域信号进行最大比 合并，可以很大程度地降低深衰落的概率，达到最大化的频率分集增益，进而通过对频域信 号进行均衡计算，并将均衡之后的频域信号变换至时域，从而获得接收信号对应发送信号 的估计值，提_系统性能。
[0024] 其中，所述双边带调制系统为双边带非IQ调制系统，对所述频域信号进行最大比 合并以收集频率分集增益并输出合并信号，具体包括：将所述频域信号中的共轭对称项进 行最大比合并以收集频率分集增益并输出合并信号。
[0025] 其中，所述双边带调制系统为双边带正交IQ调制系