用于软件无线电系统的低复杂度自适应单载波频域均衡方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及到无线通信领域，特指一种用于软件无线电系统的低复杂度自适 应单载波频域均衡方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在实际通信系统中，信道的频带资源往往是有限的，且偏离理想特性，使得通过 信道的信号会在频域上产生线性失真，时域的波形会发生时散效应，这种时散效应会引入 ISI。此外，无线信道中的多径效应也会引入ISI。因此，在动态、多径条件下的频率选择性 衰落信道中，ISI等因素对系统性能的影响非常严重，行而有效的均衡技术已成为无线通信 系统设计的关键。
[0003]当前被广泛采用的、能够有效对抗信道衰落的关键技术主要包括OFDM技术（0FDM 表示正交频分复用）和SC-FDE技术。其中，OFDM技术是一种正交多载波调制技术，它将宽带 频率选择性衰落信道转换成一系列窄带平坦衰落信道，在克服信道多径衰落所引入的ISI、 实现高速数据传输具有很大的优势。但OFDM技术具有峰值平均功率比过高、对频偏敏感等 缺点，在高速移动通信中使得载波间的正交性易被破坏，产生临道干扰，带来系统性能的降 低。SC-FDE技术克服了OFDM技术的缺点，因而越来越受到人们的青睐和关注。SC-FDE技 术可分为单载波线性均衡技术和非线性均衡技术两大类，其中，单载波线性均衡技术主要 包括ZF均衡技术、MMSE均衡技术等，非线性均衡技术主要包括DFE技术和MLSE技术，DFE 表示判决反馈均衡，MLSE表示极大似然序列估计。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一 种可降低硬件复杂度、误码率性能优良、资源利用率高、鲁棒性好、实时性强的用于软件无 线电系统的低复杂度自适应单载波频域均衡方法及装置。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种用于软件无线电系统的低复杂度自适应单载波频域均衡方法，其步骤为：
[0007]Sl:检测有效数据：若检测到接受序列为有效数据，执行步骤S2,否则停留在步骤 Sl进彳丁等待；
[0008]S2:均衡初始化：将接收到的待均衡信号矢量及参考条件下的均衡系数矩阵按一 定的存储方式存储到变量节点存储块中，并初始化信道模型和系统参数；
[0009]S3 :FFT操作：启动FFT单元，完成对接收序列从时域到频域的转换；
[0010] S4 :均衡过程：启动复数乘法单元，由选择器选择均衡系数矩阵，进行针对性频域 均衡处理；
[0011]S5:IFFT操作：启动IFFT单元，将均衡处理后的输出信号由频域变换到时域；
[0012] S6 :检测处理完成：若检测到整个均衡处理流程结束，将步骤S5的结果作为整个 装置的输出信号，否则继续从步骤S3开始执行。
[0013] 作为本发明方法的进一步改进：在步骤S2中，采用动态、经典城市6径条件下的 频率选择性衰落信道，各径时延及归一化功率为〇 (〇. 189)、1 (0. 379)、2 (0. 255)、8 (0. 090)、 12(0. 055) ^25(0. 032)〇
[0014] 作为本发明方法的进一步改进：在步骤S2中，采用SC-FDE技术中的ZF线性均衡 技术和MMSE线性均衡技术，由Matlab脱机计算获得自适应均衡系数矩阵。
[0015] 作为本发明方法的进一步改进：在步骤S2中，系统收/发天线的数目均为1，发射 数据帧长度为116424bits，CP长度为25bits，发射数据包数量为5000。
[0016] 作为本发明方法的进一步改进：在步骤S2中，所述接收到的待均衡信号矢量由接 收机传感器对接收到的信号矢量经过预处理并移除CP获得；所述CP采用SC-CPM信号数据 帧结构设计，其中SC-CPM表示串行级联连续相位调制。
[0017] 本发明进一步提供一种用于实施上述均衡方法的均衡装置，其包括：
[0018] 控制单元，用于产生整个模块的控制信号并进行时序控制，通过不断监测各个单 元的内部输出信号和处理完成标志，在一定时刻向特定单元输出时序控制信号，确保各功 能单元的控制逻辑精准有效；
[0019]FFT单元，用于完成对接收序列进行时域到频域的转换；
[0020] 均衡系数生成单元，用于生成不同信道模型和通信环境下、采用不同均衡技术时 的均衡系数；
[0021] 复数乘法单元，包括选择器和复数乘法器，用于完成各功能单元的复数乘法、除法 操作，由选择器选择均衡系数矩阵，进行针对性频域均衡处理；
[0022] IFFT单元，用于将均衡处理后的输出信号由频域变换到时域。
[0023] 作为本发明装置的进一步改进：每一个所述本地存储器中包括校验节点存储块和 变量节点存储块，构成乒乓缓冲区，任何时刻均只有一个存储块处于均衡状态，另外一个存 储块正在进行下一周期活跃中间变量集的调入操作。
[0024] 作为本发明装置的进一步改进：所述控制单元包括全局时钟计数器、一个以上的 本地存储器地址计数器、FFT单元启动信号发生器和IFFT单元启动信号发生器。
[0025] 作为本发明装置的进一步改进：所述FFT单元采用流水线流式1/0,每帧可对1024 个定点数据进行处理。
[0026] 作为本发明装置的进一步改进：所述IFFT单元采用流水线流式1/0,每帧可对 1024个定点数据进行处理。
[0027] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0028] 1、本发明的用于软件无线电系统的低复杂度自适应单载波频域均衡方法及装置， 采用改进数据帧结构设计方法、SC-CPM参数优化方法以及M进制SC-CPM信号的Laurent分 解方法，利用该方法大幅降低均衡器功能单元的组合逻辑面积，同时削减均衡装置的硬件 实现复杂度，提高频谱、功率利用率和信道均衡效率。
[0029] 2、本发明将SC-FDE技术与SC-CPM技术进行有机结合，在一定程度上降低信号的 峰值平均功率比，削弱ISI等因素的影响，极大削减均衡装置的面积开销。
[0030]3、本发明均衡系数生成单元采用Matlab脱机实现，由此省去了部分复数加法、乘 法和除法运算，从而大幅削减了实现复杂度和硬件开销。
[0031] 4、本发明均衡器系统参数可根据实际通信需求进行自适应性调整，通过选择器做 出最优规划，对接收信号进行针对性频域均衡，增强复杂环境适应能力和系统鲁棒性。
[0032] 5、本发明适用于SC-CPM信号的均衡，特别适用于动态、多径条件下频率选择性衰 落信道中的SC-CPM信号均衡，比如经典城市6径衰落信道下的码型为（25,4)的32状态 SC-CPM信号（M= 4,h= 1/4,IRC频率脉冲成型）。该均衡方法可在平均误码率性能和复 杂度之间取得较好的折中，均衡装置可同时适用于ASIC实现和FPGA实现，具有均衡结构和 功能单元实现简单、存储面积和功能单元面积优化等优点。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明应用于无线通信系统的框架结构示意图。
[0034] 图2是本发明方法的流程示意图。
[0035]图3是本发明在具体应用实例中CPM模块划分的框架示意图。
[0036] 图4是本发明在具体应用实例中CPM与卷积编码技术结合方式的示意图。
[0037] 图5是本发明在具体应用实例中SCCC结构的示意图。
[0038] 图6是本发明在具体应用实例中SC-CPM栅格示意图。
[0039] 图7是本发明在具体应用实例中SC-CPM信号数据帧结构设计的示意图。
[0040] 图8是本发明均衡装置各功能单元的顶层设计的示意图。
[0041] 图9是本发明均衡装置在具体应用实例中的原理示意图。
[0042] 图10是本发明应用于经典城市6径衰落信道下采用ZF/MMSE均衡技术时SC-CPM 信号和常规MSK信号的平均误码率性能示意图。
【具体实施方式】
[0043] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0044] 如图1和图2所示，本发明的用于软件无线电系统的低复杂度自适应单载波频域 均衡方法，步骤为：
[0045]Sl:检测有效数据；
[0046] 若检测到接受序列为有效数据，执行步骤S2,否则停留在