一种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信行业技术领域，尤其涉及一种多径信道中的超奈奎斯特速率传输 系统。
【背景技术】
[0002] 超奈奎斯特采样（Faster-Than-Nyquist Signaling，FTN)理论，通过把信号的发 送速率提高到发送滤波器的脉冲波形对应的无码间串扰传输速率的10%、20%甚至40% 再进行传输，虽然人为地引入了码间串扰，然而通过适当的解码方法，在信号发送功率和带 宽不变的前提下，系统的渐进误码率性能不会下降。尽管超奈奎斯特系统的实现复杂度高， 然而随着现代芯片技术的发展和计算机计算能力的提高，超奈奎斯特采样系统的软件与硬 件实现变得可行。
[0003] 而现有的超奈奎斯特传输系统，在加速因子提高时，也即超奈奎斯特速率提高时， 码间串扰更加严重导致系统性能下降。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种多径信道中的超奈奎斯特速率通 信系统。本发明提出的超奈奎斯特速率传输系统适用于慢变的多径信道，不适用于快变的 信道。
[0005] 本发明通过判决反馈均衡算法消除超奈奎斯特效应引起的码间串扰。另一方面， 通过发送训练序列进行信道估计与均衡，解决多径信道中的超奈奎斯特速率传输问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0007] -种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统，包括：
[0008] 在发送端，首先对数据符号进行信道卷积码编码和交织编码，进行相位调制，插入 训练序列与有用数据组合成数据帧，添加循环后缀之后，再进行超奈奎斯特映射。超奈奎斯 特信号添加循环前缀之后，发送到多径信道之中。
[0009] 在接收端，首先根据接收到的训练序列对应的信号，进行基于DFT的LS信道估计， 根据信道估计的结果，对超奈奎斯特信号进行MMSE信道均衡。信道均衡之后的信号再进行 判决反馈超奈奎斯特均衡。均衡之后的信号通过对数似然比（log-1 ikelihood ratio，LLR) 解调，再进行最大后验概率（A posteriori probability，APP)信道译码，得到译码信号。
[0010] 该系统通过插入训练序列，对信道进行基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT)的最小二乘（Least Squares，LS)估计。根据估计的信道，基于最小均方 误差（Minimum mean square error，MMSE)准则对接收信号进行均衡。由于当超奈奎斯特 传输速率越高，也即是当加速因子越小，超奈奎斯特效应引起的码间串扰也就越严重，从而 导致系统误码率性能的下降，因此通过判决反馈均衡模块对信道均衡之后的信号进行超奈 奎斯特均衡，通过迭代的方法提高系统性能。
[0011]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过判决反馈均衡算法，提高了 在加速因子增大时，超奈奎斯特系统的性能；而且本发明的系统使用了性能优异的训练序 列，在传输过程中不需要估计信道特性调整训练序列。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的工作流程图。
[0013] 图2是加速因子τ = 1 (奈奎斯特速率）时的判决反馈算法解码性能示意图。
[0014] 图3是加速因子为0. 8时的超奈奎斯特系统的性能示意图。
[0015] 图4是加速因子为0. 7时的超奈奎斯特系统的性能示意图。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点估计清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参 数无需确切等于响应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。
[0017] 本发明的思想在于，通过插入训练序列，进行信道估计，根据估计的信道进行信道 均衡，再通过判决反馈均衡算法，消除超奈奎斯特传输引起的码间串扰。
[0018] 本发明的具体实现过程为：
[0019] 首先，信号源的每L个数据点组成一帧，然后进行信道编码。信道编码使用约束长 度为7,编码多项式为[171 133]的卷积码。其中L = 512,经过信道编码之后每一帧的数 据长度为N = 1024。
[0020] 编码之后的序列进行二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制， 并在调制之后的每一帧数据之间，插入训练序列。训练序列使用长度U= 1024的Chu序列， 其表达式为：
[0023] 再对每一帧信号插入循环后缀。取数据帧的前2v个数据，插入到数据帧的最后。 在接收端，通过移除接收数据帧的前V个和后V个数据，消除循环后缀。
[0024] 然后对数据进行超奈奎斯特映射。
[0026] 其中a(n)为发送数据符号或者Chu训练序列信号，0〈 τ〈1为加速因子，脉冲成型 滤波器P (t)为平方根升余弦滤波器，其表达式为：
[0028] 其中滚降系数β = 0. 5，T = 1，发送滤波器p(t)的自相关函数为升余弦滤波器， 也就是其表达式为：
[0030] 然后取超奈奎斯特符号的后一部分，复制到前边，也即插入循环前缀。循环前缀长 度大于多径信道长度即可，可取10。
[0031] 设发送的符号块长度为N，循环前缀长度2v，则在接收信号之中，移除前V个和后 V个符号，则接收信号f与发送信号s的关系为：P = Gs
[0035] 多径信道使用指数衰减信道。发送信号经过多径信道之后，通过匹配滤波器进行 接收，匹配滤波器表达式同P (t)，其联合响应进行采样即为g[n]。
[0036] 通过匹配滤波器提取信号进行离散采样之后，得到发送的训练序列应的接 收信号Yts，首先通过LS估计得到/? = ，对信道的估计值芘取IDFT，得到：
其中L为信道最大时延。
[0039] 对/丨nj作DFT，就可以得到基于DFT的LS信道估计值H (z)。