截取长为N的快速傅里叶变换FFT块
[0040] Y = [y。，…，y^，…，yN J，该FFT块包括长为Nd的数据块和长为N。的独特字，其中 ym表示接收信号中第m个符号，m = 0,…，N-l，N = ND+Nu, N > 0 ;
[0041] 步骤2，将长为N的FFT块分成M个子块。
[0042] 按照附图4,将长为N的FFT块分成M个子块，每个子块长为Ns= N/M，其中，第i 个子块的数据为'^ ，…，S+H，…1 ]，其中JVv ,表不第i个子块内 的第η个数据，η = 0, 一,Ns-I, i = 0, "·，Μ-1，如果N/M不是整数，则将其向下取整，使前 M-I块长度相等，在处理的时候，只要特殊考虑最后一段即可；
[0043] 根据每个子块的数据，得到接收信号的表示式为：Y = [Υ。，…，Y1，…，Ym J。
[0044] 步骤3，对第i个子块所处时间段中间的信道响应做N点FFT。
[0045] 在快衰落环境中，信道矩阵不再是一个循环矩阵，若还按照慢衰落环境中的均衡 器系数进行均衡，则会使得均衡性能出现恶化。因此在本发明中，将信道矩阵分解为两部 分，循环矩阵和非循环矩阵，其中的循环矩阵部分用第i个子块所处时间段中间的信道响 应来构成，非循环矩阵部分是由于信道的时变特性所引入的干扰项；
[0046] 选择第i个子块Y1所处时间段中间的信道响应h (i)作为整个FFT块的信道响应， 对h (i)做N点FFT，得到频域信道响应D = [d。，…，dk，…，dN J，其中dk为第k个频率点的 频域信道响应，k = 0,…，N-I。
[0047] 步骤4,计算均衡器的系数。
[0048] (4a)将步骤3中的非循环矩阵部分当作等效噪声的一部分来进行处理，其等效噪 声按照下述公式进行计算：
[0049]
[0050] 其中，σ 2为噪声功率，即信道中所加的高斯白噪声的方差，Ps为发送信号在每个 频率点的平均功率，h N i表示第N-I个符号期间的信道响应，h。表示第0个符号期间的信道 响应，4为N点离散傅里叶变换矩阵F的第k行向量，F = [f。，…，fk，…，fN Jτ，[ · ]τ表示 矩阵的转置；
[0051] (4b)根据第k个频率点的频域信道响应dk和等效噪声σΑ2，计算均衡器的第k个 频率点系数：
[0052]
[0053] 其中，表示4的共辄，IdkI2表示对dk取模平方，表示等效噪声。
[0054] 步骤5,获得整个FFT块的频域均衡数据。
[0055] 利用均衡器的系数在FFT块内做频域均衡处理，其步骤如下：
[0056] (5a)对FFT块内的数据Y做N点快速傅里叶变换FFT，得到其在频域内的数据为： Z = [Z。，…，Zk，…，Zn J，其中Zk为第k个频率点处的数据，k = 0,…，N-I ;
[0057] (5b)利用均衡器的系数Wk和第k个频率点处的数据Z k，计算第k个频率点的均衡 数据：
[0058]
[0059] (5c)将所有频率点的均衡数据均按照（5b)计算，即可得到整个FFT块内的频域均 衡数据R = [R0,…，Rk,…，Rn J。
[0060] 步骤6，获得整个FFT块的时域均衡数据。
[0061] 对整个FFT块的频域均衡数据R进行快速傅里叶逆变换IFFT，得到该FFT块的时 域均衡数据r = [r。，…，rk，…，rN J，其中rk表示第k个符号的时域均衡数据。
[0062] 步骤7,获得第i个子块的时域均衡数据。
[0063] 由于整个数据块内信道是变化的，均衡时用第i个子块所处时间段中间的信道响 应代替整个FFT块的信道响应时，均衡器的系数对于其它子块不准确，相应的均衡数据也 不准确，故将其舍弃，只保留第i个子块的均衡数据，即取出第i个子块1对应的时域均衡 数据：= 1 ]，其中/表不时域均衡数据的第i个子块内 的第η个数据，η = 0,…，Ns-I。
[0064] 步骤8,将各个子块的时域均衡数据拼接，得到最终的均衡结果。
[0065] 将M个子块分别按照步骤（3)到步骤（7)处理，并将各个子块的均衡数据进行拼 接，得到最终的均衡结果S = [S。，…，S1，…，Sm J。
[0066] 本发明的性能效果可通过以下仿真进一步说明：
[0067] Α、仿真参数
[0068] 采用表1所示的参数表设置频域均衡系统的相关参数。
[0069] 表1频域均衡系统参数
[0070]
[0071] Β、仿真内容
[0072] 将长度为256的FFT块划分为2、4、8和16个子块，用本发明分别对不同的子块划 分情况下的数据进行误码率仿真，并与不划分子块的情况作对比，结果如图5。
[0073] 从图5可以看出，划分子块的误码率性能明显优于不划分子块的误码率性能，并 且随着分块数的增加，误码率减小，但是当子块数增加到一定程度时，误码率性能不会有明 显的提升。所以在实际应用时先进行仿真，选择合适的子块数，再将其用于实际的频域均衡 系统中。
【主权项】
1. 基于子块分析的单载波频域均衡方法，包括如下步骤： (1)在通信系统的接收端截取长为N的快速傅里叶变换FFT块Y= [y。，…，yni，…，yNJ， 该FFT块包括长为ND的数据块和长为N。的独特字，其中y"表示接收信号中第m个符号，m =0, - ,N-1,N=ND+Nu,N> 0 ； ⑵将长为N的FFT块分成M个子块，每个子块长为Ns=N/M，其中，第i个子块的数 据为％ =[九％ !>'**、，為一.1 ]?其中表不弟i个子块内白勺弟n个数 据，n= 0,…，Ns-1，i= 0,…，M-1，根据每个子块的数据，得到接收信号的表示式为：Y= [Y0,…，Y;，…，YMJ〇 (3) 选择第i个子块Yi所处时间段中间的信道响应h(i)作为整个FFT块的信道响应， 对h(i)做N点FFT，得到频域信道响应D= [d。，…，dk，…，dNJ，其中dk为第k个频率点的 频域信道响应，k= 0,…，N-1。 (4) 根据第k个频率点的频域信道响应dk，计算均衡器的第k个频率点系数：其中，表示土的共辄，|dk|2表示对dk取模平方，表示等效噪声； (5) 利用均衡器的系数在FFT块内做频域均衡处理，得到整个FFT块内的频域均衡数据 R= [R。，…，Rk，…，RNi]，Rk表示第k个频率点的频域均衡数据； (6) 对整个FFT块的频域均衡数据R进行快速傅里叶逆变换IFFT，得到该FFT块的时 域均衡数据r= [r。，…，rk，…，rNJ，其中rk表示第k个符号的时域均衡数据。 (7) 取出第i个子块Yi对应的时域均衡数据：= [/>A^…，，…，]，其 中~^?表示时域均衡数据的第i个子块内的第n个数据，n= 0,…，Ns-1。 (8) 将M个子块分别按照步骤（3)到步骤（7)处理，并将各个子块的均衡数据进行拼 接，得到最终的均衡结果S= [S。，…，Si，…，SMJ。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（4)中的等效噪声〇_/，按照下述公式进 行计算：其中，〇2为噪声功率，即信道中所加的高斯白噪声的方差，PsS发送信号在每个频率 点的平均功率，hN1表示第N-1个符号期间的信道响应，h。表示第0个符号期间的信道响应， 4为N点离散傅里叶变换矩阵F的第k行向量，F=[f。，…，fk，…，fNJT，[ ? ]T表示矩阵 的转置。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（5)中的利用均衡器滤波系数在FFT块 内做频域均衡处理，按如下步骤进行： (5. 1)对FFT块内的数据Y做N点快速傅里叶变换FFT，得到其在频域内的数据为：Z= [Z。，…，Zk，…，ZNJ，其中Zk为第k个频率点处的数据，k= 0,…，N-l; (5. 2)利用均衡器的系数wk和第k个频率点处的数据Zk，计算第k个频率点的均衡数 据： Rk=wk*zk (5. 3)将所有频率点的均衡数据均按照（5. 2)计算，即可得到整个FFT块内的频域均衡 数据R= [R。，…，Rk，…，RNJ〇
【专利摘要】本发明公开了一种基于子块分析的单载波频域均衡方法，主要解决现有技术的硬件复杂度高，并且实现过程复杂的问题。其实现步骤为：1、从接收端截取长度为N快速傅里叶变换FFT块并将FFT块分成多个子块；2、对第i个子块所处时间段中间的信道响应做N点FFT；3、计算均衡器的系数，获得整个FFT块的频域均衡数据；4、由频域均衡数据获得整个FFT块的时域均衡数据；5、获得第i个子块的时域均衡数据；6、将各个子块的时域均衡数据拼接，得到最终的均衡结果。本发明在FFT块内做频域均衡，不需要消除块间干扰，大大降低了硬件复杂度，简化了均衡实现过程，且误码率性能优于现有技术，适用于更加恶劣的信道环境。
【IPC分类】H04L25/03, H04L25/02
【公开号】CN105119856
【申请号】CN201510412966
【发明人】马卓, 杜栓义, 张婷婷, 孙霖楠
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月14日