专利名称：一种单载波无线通信系统中的接收处理方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，特别是一种接收性能与采用近最大似然处理技术的效 果相当的单载波无线通信系统接收方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)和单载波频域均衡(SC-FDE)技术是宽带无线传输中两种很 有效的对抗多径干扰的方法。传统采用频域均衡技术的单载波无线通信系统工作流程如 图1所示，该系统中，发射端用户的信息比特经调制处理(1)得到调制信号向量、即用于 发送的用户时域数据块向量；调制处理后的信号经添加循环前缀(2)、D/A转换(3)、上变 频(4)等处理后进行发射；接收端接收机将接收到的信号，经过下变频处理(5)、A/D转换 (6)得到基带(接收)信号，基带(接收)信号通过去循环前缀处理(7)及FFT变换处理 (8)得到频域数据块向量及导引块向量；导引块向量再经过信道估计处理(9)得到该信道 的频率响应信号，该频率响应信号与由步骤(8)直接输入的频域数据块向量通过线性均衡 处理(10)以消除信道的不利影响；均衡后的信号再通过IFFT变换处理(11)将其转变为时 域信号；最后经过解调处理(12)将该时域信号还原为发射时的比特信号，从而完成信号的 接收。上述技术针对多径效应带来的码间干扰，在接收端(机)单纯采用线性均衡技术来 提高系统的性能，虽然实现简单，但存在误码率高等缺陷。而采用最大似然处理(Maximum Likelihood Detection,MLD)技术，虽然可以达到系统所能实现的最低误码率，但却存在复 杂度高、且复杂度随信道的输入量呈指数增长，难以实现等缺陷。与MLD技术效果相近的球 型译码技术，通过不断缩小搜索半径，在正常情况下较大幅度地降低了 MLD技术处理的复 杂度，同时可以达到十分接近MLD的性能并可实现，但在极端情况或低信噪比(SNR)情况下 其处理的复杂度仍与MLD技术的复杂度相当。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，改进设计一种单载波无线通信系统中 的接收处理方法，以达到在相同的频谱效率的条件下，显著改善SC-FDE系统的性能、大幅 度降低误码率，有效提高通信的质量、可靠性及传输的效率等目的。本发明的解决方案是在发射端(系统)的发射方式、流程保持不变的条件下，在接 收端进行线性均衡处理后、直接解调，然后再进行含比特对数似然比处理、候选符号向量列 表及最大似然处理在内的译码处理，最后对译码处理后的数据进行解调处理后、发送；从而 实现其发明目的。因此，本发明的接收方法包括步骤A.下变频对接收到的发射信号进行下变频处理，得到基带时域的模拟信 号；步骤B. A/D转换对步骤A处理后的模拟信号进行采样，得到基带时域的数字信 号；步骤C.去循环前缀处理对步骤B采样所得时域数据信号进行去循环前缀处理，
3以去除各数据块前面的前缀、得到时域数据块向量；步骤D. FFT处理对步骤C去除循环前缀后的数据信号中各数据块进行FFT变换 处理，将其转变为频域数据信号及导引块向量；步骤E.信道估计步骤D所得导引块向量经过信道估计处理得到该信道的频率响 应信号；步骤F.线性均衡由步骤D直接输入的频域数据块向量与步骤E所得频率响应信 号一并通过线性均衡处理、以消除信道的不利影响，得到发送的时域数据串；步骤G.解调处理对步骤F所得时域数据串经过解调，得到发送信息比特的初始 数据；步骤H.译码处理步骤Hl.根据步骤G得到的初始数据，确定其比特对数似然比；步骤H2.利用步骤Hl得到的比特对数似然比，构建候选符号向量列表；步骤H3.对列表里的候选向量进行最大似然处理，得时域信号；步骤I.解调处理对步骤H3所得时域信号进行解调，将其还原为发送时的信息比 特后、输出。在步骤I中所述对时域信号进行解调，解调方式采用与信号调制一致的QPSK(正 交相移键控)技术解调。本发明通过在接收端进行线性均衡处理后、直接解调，然后再进行含比特对数似 然比处理、候选符号向量列表及最大似然处理在内的译码处理，最后对译码处理后的数据 进行解调处理后、发送；从而确保不失真地还原出发送信号；本发明误码率仅为背景技术 的15-50%，而与接近MLD性能、但复杂度较高的SD(球形译码)技术相当，并可提高性能增 益5dB左右；因而，本发明具有在相同的频谱效率的条件下、通信系统接收处理复杂度低， SC-FDE系统的性能得显著改善，大幅度降低了误码率，有效提高了通信的质量、可靠性及传 输的效率等特点。
图1是传统单纯采用线性均衡的单载波系统工作流程示意图(方框图)其中，发射流程1.调制处理，2.添加循环前缀，3. D/A转换，4.上变频处理；接收 流程5.是下变频处理，6. A/D转换，7.是去循环前缀处理，8. FFT变换，9.信道估计，10.线 性均衡处理，11. IFFT变换，12.解调处理。图2是本发明单载波无线通信系统接收流程示意图(方框图)；其中，发射机部分与背景技术相同；接收流程:A.下变频处理，B.是A/D转换， C.去循环前缀，D. FFT变换，E.信道估计，F.线性均衡处理，G.解调处理，H.译码处理，I.解 调处理；图3为本发明具体实施方式
与传统采用ZF均衡技术、MMSE均衡的单载波SC-FDE 系统接收技术及SD(球形译码)技术在COSt207TUx6信道下仿真运行的性能对比示意图 (坐标图)。
具体实施例方式本实施方式发射方法(流程)与背景技术相同，即为步骤1.信号调制拟发射的信源比特经调制处理，得到调制信号向量、即发送时 域数据块向量d= [(I1, d2，…，dM]T，其中，上标“ []τ ”表示矩阵的转置，M表示每帧时域数 据块的长度；本实施例调制方式采用QPSK，每帧时域数据块的长度M = 16 ；步骤2.插入循环前缀经过步骤1调制后的时域数据块向量d经插入循环前缀处 理，将时域数据块后面Ng个数据复制到前面、形成前缀，得到新的数据块d = [d_Ns+],---,d0,dx,d2,---,dM]T，其中，K +1，…，A]7为数据块中的循环前缀部分，本实施例循环 前缀的长度为Ng = 3 ；步骤3.数模(D/A)转换含循环前缀的数据块3经D/A转换得到基带模拟信号
a (小步骤4.上变频将基带模拟信号^i)通过上变频处理、将信号变换为适合在信道 上传输的信号d(t)发送出去； 本实施方式接收流程(步骤)步骤A.下变频接收信号经下变频处理，得到时域的模拟信号？(O ；步骤B.模数(A/D)转换接收向量 经A/D转换得到长度为N+Ng的采样数据块？( ) = [r_ +1，……，rpr2,.",rMf步骤C.去循环前缀由步骤B所得数据块、经去循环前缀处理，得到单载波接收时 域数据块向量r(n) = Lr1, r2,…，rM]T ；步骤D.FFT变换单载波接收时域数据块向量r(n)经M点FFT转换到频域，得到 单载波接收频域数据块向量及导引块向量；步骤E.信道估计步骤D得到的导引块向量经过信道估计处理得到该信道的频率 响应信号Λ :Λ = diag{A [1]，Λ [2]，…，Λ [Μ]}为对角线元素为{Λ [1]，Λ [2]，…， Λ [Μ]}的MXM对角矩阵，而{Λ [1], A [2],…，Λ [Μ]}为信道时域冲激响应的M点FFT 变换；系统等效为R = Qwr( ) = AQMd + Z,其中QM为M点的FFT矩阵，第P行q列的元素 [/^] = *广I0mxM^P =
1，…，M，q=l，…，M，Z为加性高斯白噪声矢量的M点FFT变换，步骤F.线性均衡由步骤D得到的频域数据块向量与步骤E得到的频率响应信 号，通过线性均衡处理以消除信道的不利影响，得到发送的时域数据串的估计值i =[先，Χ2，···，;^]Γ 二 WR其中W = [HhH+α 2I]-1 Hh为信道线性均衡矩阵，上标“ []Η，[Γ1”表示矩阵的共轭 转置和逆，H= Λ QM，I为M阶的单位矩阵，α =0是ZF检测器，α 2 = Ntl (Ntl是噪声功率) 是匪SE检测器；
步骤G.解调处理初始的符号估计i经过解调处理进行硬判，得到用户发送信息 的初始比特估计步骤H.译码处理具体的检测步骤如下步骤Hl.对步骤G得到的初始比特估计 ，计算其比特对数似然比 (Log-LikelihoodRatio, LLR)；产生一个长度为Mp的对数似然向量
权利要求
一种单载波无线通信系统中的接收处理方法，包括；步骤A.下变频对接收到的发射信号进行下变频处理，得到基带时域的模拟信号；步骤B.A/D转换对步骤A处理后的模拟信号进行采样，得到基带时域的数字信号；步骤C.去循环前缀处理对步骤B采样所得时域数据信号进行去循环前缀处理，以去除各数据块前面的前缀、得到时域数据块向量；步骤D.FFT处理对步骤C去除循环前缀后的数据信号中各数据块进行FFT变换处理，将其转变为频域数据信号及导引块向量；步骤E.信道估计步骤D所得导引块向量经过信道估计处理得到该信道的频率响应信号；步骤F.线性均衡由步骤D直接输入的频域数据块向量与步骤E所得频率响应信号一并通过线性均衡处理、以消除信道的不利影响，得到发送的时域数据串；步骤G.解调处理对步骤F所得时域数据串经过解调，得到发送信息比特的初始数据；步骤H.译码处理步骤H1.根据步骤G得到的初始数据，确定其比特对数似然比；步骤H2.利用步骤H1得到的比特对数似然比，构建候选符号向量列表；步骤H3.对列表里的候选向量进行最大似然处理，得时域信号；步骤I.解调处理对步骤H3所得时域信号进行解调，将其还原为发送时的信息比特后、输出。
2.按权利要求1所述单载波无线通信系统中的接收处理方法，其特征在于步骤I中所 述的解调方式采用QPSK技术解调。
全文摘要
该发明属于单载波无线通信系统中的接收处理方法，包括对接收到的发射信号进行下变频处理，A/D转换，去循环前缀，FFT处理，信道估计，线性均衡，解调处理，译码处理及其后的解调。该发明在接收端进行线性均衡处理后、直接解调，然后再进行含比特对数似然比处理、候选符号向量列表及最大似然处理在内的译码处理，最后再对译码处理后的数据进行解调后、发送。本发明误码率仅为背景技术的15-50％，而与复杂度较高的SD(球形译码)技术相当，并可提高性能增益5dB左右；因而具有在相同的频谱效率的条件下、通信系统接收处理复杂度低，SC-FDE系统的性能得显著改善，大幅度降低了误码率，有效提高了通信的质量、可靠性及传输的效率等特点。
文档编号H04L25/02GK101945062SQ20101027946
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者何旭, 刘新亚, 李少谦, 肖悦 申请人:电子科技大学