专利名称：无线突发通信的数据传输方法、系统及信道均衡方法
技术领域：
本发明涉及数字信息传输技术领域，尤其涉及一种无线突发通信 的数据传输方法、无线突发通信系统及该系统接收端信道均衡方法。
背景技术：
在无线突发通信信道中，存在较强的多径干扰，需要釆用信道均 衡算法来抵消时变多径信道的影响。从处理域上区分，均衡方法有时 域均衡和频域均衡两大类。时域均衡算法需要较长的横向滤波器抽头 系数，以保证均衡的效果，计算量大，因此通常选择频域均衡算法来 进行信道均衡。频域均衡算法需要首先估计出信道参数，再根据时域 卷积运算对应频域相乘运算的原理，利用快速傅立叶变换算法将时域 数据转换到频域，再利用除法完成均衡。在数字信号处理中，时域与 频域之间的转换使用离散傅立叶变换，而离散傅立叶变换对应循环卷 积运算而不是线性卷积运算，因此时域接收数据在进行离散傅立叶变 换之前还需要进行一定的处理。如果帧体内容全部是待传输数据，处
理方法是将数据拖尾叠加到数据前端。如图l (a)所示为系统接收端 接收到的突发通信信号，斜条紋填充和网格填充分别表示由于信道冲 激响应的影响而产生的帧头和帧体的拖尾。此时，上述的信道均衡的 过程如下
(1)利用接收到的信号帧中的帧头估计信道参数； (2 )利用信道参数及帧头中的PN序列估计帧头拖尾，即图1 ( a) 中的斜条紋填充；
(3) 将帧头拖尾从帧体中切除，如图l (b)所示；
(4) 将帧体拖尾，即图l (a)中的网格填充叠加到帧体前端， 如图l (c)所示；(5) 分别计算帧体数据和补零后信道参数的离散傅立叶变换；
(6) 用帧体数据的傅立叶变换除以信道参数的傅立叶变换；
(7) 计算步骤(6)所得的商的离散傅立叶反变换，即为均衡后结果。
上述方法的先决条件是在突发通信信号接收过程中，接收端自动 增益控制单元的增益保持恒定。但是在实际实现过程中，并不能保持 上述条件。在接收主径数据时，主径数据能量基本恒定，自动增益控 制单元达到稳定状态，其输出幅度保持稳定。但是当主径数据结東， 只有副径数据时，由于副径数据能量较小，自动增益控制单元重新进 行增益调节，其输出的副径数据的幅度由小变大，并且很快达到主径 数据的幅度水平。如果将重新调整后的帧体拖尾叠加到帧体的前端， 将对信道均衡产生不利的影响。如图2所示为示波器上观察到的自动 增益控制单元对副径幅度的调整过程。从图中可以看到，副径幅度由 小变大，呈锥型的的变化过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线突发通信的数据传输方法、系统及 信道均衡方法，该方法及系统可避免利用突发通信的拖尾数据进行信 道均衡，从而避免自动增益控制单元对均衡造成的不利影响。
为实现上述目的，本发明釆用如下技术方案。
本发明所提供的 一种无线突发通信的数据传输方法，该方法包括 步骤
51. 对待传输数据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传 输信号帧，所述帧体由帧体循环前缀及待传输数据构成；
52. 后处理并发射所述待传输信号帧。
其中，所述帧头由帧头循环前缀及PN序列构成。 其中，所述PN序列为m序列。
其中，所述后处理包括对所述待传输信号帧进行调制。其中，所述调制采用的是四相相移键控调制方式。 其中，所述帧头循环前缀及帧体循环前缀的长度均大于或等于传 输所述待传输信号帧的信道的长度。
本发明还提供了一种无线突发通信系统，该系统包括发送端、 信道及接收端，所述发送端进一步包括组帧单元，用于对待传输数 据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传输信号帧，所述帧体 由帧体循环前缀及待传输数据构成；发射单元，用于后处理并发射所
述待传输信号帧。
本发明还提供了一种无线突发通信系统接收端的信道均衡方法，
该方法包括步骤
Dl.利用接收到的信号帧的帧头估计信道参数；
D2.计算所述信号帧帧体中的数据及补零后信道参数的傅立叶 变换；
D3.用所述帧体中的数据的傅立叶变换除以所述补零后信道参 数的傅立叶变换；
D4.计算步骤D3得到的商的傅立叶反变换，得到均衡后的数据。
其中，所述突发通信的持续时间足够短，以使利用所述帧头得到 的信道信息在突发通信期间内有效。
本发明的方法及系统通过釆用带有循环前缀的PN训练序列实现 了对信道参数的无偏估计；通过使用带有循环前缀的发送数据，避免 使用发送数据的拖尾来完成频域均衡，利用帧体循环前缀拖尾和发送 数据拖尾相同的特性，保证信道参数与发送数据进行循环卷积运算与 线性卷积运算的结果相同，从而避免了自动增益控制单元在主径存在 与不存在时对副径放大增益不 一 致对均衡产生的不利影响。
图l (a) -1 (c)为不使用帧体循环前缀时信道均衡方法示意图； 图2为自动增益控制单元对副径幅度调整过程在示波器上的显示图形；
图3为依照本发明一种实施方式的无线突发通信'的数据传输方法
流程图4为依照本发明一种实施方式的无线突发通信的数据传输方法 及系统中传输的信号帧结构；
图5为使用帧体循环前缀时信道均衡方法示意图6为依照本发明一种实施方式的无线突发通信系统接收端的信 道均衡方法流程图； .
图7为实施例l中9级m序列发生器结构示意图。
具体实施例方式
本发明提出的无线突发通信的数据传输方法、无线突发通信系统 及该系统接收端的信道均衡方法，结合附图和实施例说明如下。
如图3所示，为依照本发明一种实施方式的无线突发通信的数据 传输方法流程图，该方法包括步骤
51. 对待传输数据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传 输信号帧，为了在接收端完成无线突发通信系统的信道均衡，帧头由 帧头循环前缀(CP, Cyclic Prefix)及PN ( Pseudo-random Noise ，伪 随机)序列两部分构成，以实现对信道参数的无偏估计，帧体由帧体
循环前缀及待传输数据构成；
52. 后处理并发射待传输信号帧。
依照本发明一种实施方式的无线突发通信系统包括发送端、信 道及接收端，其中，发送端进一步包括组帧单元，用于对待传输数 据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传输信号帧，该信号帧 结构如上述步骤S1所述；及发射单元，用于后处理并发射该待传输 信号帧。
如图4所示为本发明方法及系统中待传输信号帧格式，其中帧头 作为已知的训练序列，用来进行信道参数估计，帧体为需要发送的数200910093936.2 据。优选地，帧头PN序列选择m序列。这种信号帧结构可以保证信道
参数与帧体中传输的数据进行循环巻积运算与线性巻积运算的结果 相同。帧头循环前缀及帧体循环前缀的长度均大于或等于传输该信号 帧的信道的长度。
本发明在帧体中增加帧体CP,而不再利用帧体拖尾数据，是为 了避免接收端自动增益控制单元在主径存在与不存在时对副径放大 增益不一致而对信道均衡产生的不利影响，保证了信道均衡的正确 性。
增加帧体CP后接收到的突发通信信号如图5所示，帧头拖尾，即 图中斜条紋填充部分，仅对帧体CP产生影响，而对发送数据没有影 响，不需要将帧头拖尾从帧体中切除；帧体CP的拖尾与发送数据的 拖尾相同，即图中两处网格填充部分，发送数据的拖尾不再需要叠加 到发送数据的前端。因此本发明所用方法消除了自动增益控制单元对 信道均衡的不利影响，同时简化了计算步骤。
如图6所示，为依照本发明一种实施方式的无线突发通信系统的 接收端的信道均衡的方法流程图。
设接收到的信号帧中帧头中PN序列长度为N，帧头CP的长度为 Np帧体长度为M,帧体CP的长度为Mp信道最大长度为L,且满足 iV^丄和M^丄。在发射端，采用QPSK调制方式，其中I、 Q两路信号 帧的帧头相同。
Dl.利用接收到的信号帧的帧头估计信道参数；
以下上标T表示转置，上标H表示共轭转置。
定义发射端发射且在信道中传输的信号帧中帧头PN序列为
X二(Xo，Ww—(1)
定义接收端接收到的PN序列
定义信道参数
8<formula>formula see original document page 9</formula>
A的第一列即是矢量x，其它各列是第一列的循环移位；w为加 性高斯白噪声。由最大似然估计法，可以解得 h—AHA丫Vy (6)
D2.计算信号帧的帧体中的数据及补零后信道参数的傅立叶变
换;
定义接收到的帧体中的数据为
<formula>formula see original document page 9</formula>
这里O为长度为M-L且所有值均为O的列向量。
分别计算s及h'的快速傅立叶变换 S-FFT(s) (9)
<formula>formula see original document page 9</formula>
D3.用帧体中的数据的傅立叶变换除以补零后信道参数的傅立
叶变换；
逐点计算除法
<formula>formula see original document page 9</formula>
D4.计算步骤D3得到的商的傅立叶反变换,得到均衡后的数据。 即d-IFFD(D)即为均衡后的结果。
在本发明方法及系统中，利用帧体循环前缀拖尾和发送数据拖尾 相同的特性，保证信道参数与发送数据进行循环巻积运算与线性卷积 运算的结果相同，避免使用发送数据的拖尾数据，从而避免了自动增益控制单元在主径存在与不存在时对副径放大增益不一致对均衡产
生的不利影响。
实施例l
本实施例中，帧头中PN序列选择9级m序列，长度N-511，生成 多项式xVx讣l，其结构框图如图7所示，初始状态010000000。帧头 CP的长度N尸256，帧体长度M-2048，帧体CP的长度M, = 256，信道 最大长度1^ = 256。
信道均衡方法如实施方式所示，其过程如下
由(6)式计算信道参数；由(9)式和(10)式计算帧体发送数 据和补零后信道参数的FFT;由(11)式逐项计算商值；由(12)式 计算IFFT，得到均衡后的数据。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明 的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1、一种无线突发通信的数据传输方法，该方法包括步骤S1.对待传输数据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传输信号帧，所述帧体由帧体循环前缀及待传输数据构成；S2.后处理并发射所述待传输信号帧。
2、 如权利要求l所述的无线突发通信的数据传输方法，其特征在 于，所述帧头由帧头循环前缀及PN序列构成。
3、 如权利要求2所述的无线突发通信的数据传输方法，其特征 在于，所述PN序列为m序列。
4、 如权利要求1所述的无线突发通信的数据传输方法，其特征 在于，所述后处理包括对所述待传输信号帧进行调制。
5、 如权利要求4所述的无线突发通信的数据传输方法，其特征在于，所述调制采用的是四相相移键控调制方式。
6、 如权利要求2所述的无线突发通信的数据传输方法，其特征 在于，所述帧头循环前缀及帧体循环前缀的长度均大于或等于传输所 述待传输信号帧的信道的长度。
7、 一种无线突发通信系统，该系统包括发送端、信道及接收 端，其特征在于，所述发送端进一步包括组帧单元，用于对待传输数据进行组帧处理，获得由帧头及帧体 构成的待传输信号帧，所述帧体由帧体循环前缀及待传输数据构成； 发射单元，用于后处理并发射所述待传输信号帧。
8、 一种无线突发通信系统接收端的信道均衡方法，该方法包括 步骤Dl.利用接收到的信号帧的帧头估计信道参数； D2.计算所述信号帧帧体中的数据及补零后信道参数的傅立叶 变换；D3.用所述帧体中的数据的傅立叶变换除以所述补零后信道参数的傅立叶变换；D4.计算步骤D3得到的商的傅立叶反变换，得到均衡后的数据。
9、如权利要求8所述的突发通信系统接收端的信道均衡方法，其特征在于，所述突发通信的持续时间足够短，以使利用所述帧头得到的信道信息在突发通信期间内有效。
全文摘要
本发明涉及一种无线突发通信的数据传输方法、系统及信道均衡方法，该数据传输方法包括步骤对待传输数据进行组帧处理，获得由帧头及帧体构成的待传输信号帧，所述帧体由帧体循环前缀及待传输数据构成；后处理并发射所述待传输信号帧。本发明的方法及系统通过采用带有循环前缀的PN训练序列实现了对信道参数的无偏估计；通过使用带有循环前缀的发送数据，而不使用发送数据的拖尾来完成频域均衡，避免了自动增益控制单元对均衡造成的不利影响。
文档编号H04L27/26GK101674276SQ20091009393
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者万晓峰, 彧 张, 张国敬, 杨知行, 潘长勇 申请人:清华大学