一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法与流程

本发明属于通信技术领域。

背景技术：

与正交频分复用技术(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，简称ofdm)相似，单载波频域均衡技术(signgalcareer-frequencydomainequaliztion，简称为sc-fde)是宽带无线传输中一种能够有效对抗多径干扰的技术，与此同时单载波频域均衡技术还具有较低的峰均比，更适合在功率受限或非线性程度较高的系统中使用。

uw(uniqueword，特殊字)序列是sc-fde系统特有的一种序列，它是ofdm系统中cp(cyclicprefix，保护间隔)的一种特殊形式，其位于数据符号前后，每一个符号中uw序列相同，用于单载波频域均衡系统中信道估计与均衡及抵抗多径衰落

由于通信过程中信道环境会发生变化，单载波频域均衡系统一般会有多个传输速率，在不用的信道环境和应用场景下传输速率会发生变化。系统接收机需要能够识别出当前的传输速率，并且对不同的传输速率都具备解调能力。

传统实现自适应速率传输的方法往往使用单独的物理通道传递当前速率信号，其划分出与数据传输通道不同的物理通道专门传输速率信号。这种方法将速率信号与数据信号物理分开，具有较高的可靠性，但是需要单独的频带传输速率信号，其增大系统频率资源开销，频带利用率较低。

为了能够具备多种速率解调功能，传统接收机中同时存在多种速率解调模块，不同的接收速率信号会送入不同的接收模块进行处理，传输速率越多，接收模块的数量随之增加，接收机复杂度也变高，消耗的芯片资源增加，整个系统的功耗也会变大。

当传输速率随着用户需求增大，物理带宽亦因技术革新增大时，系统需要增加新的传输速率，此时接收机不仅要提供新传输速率的解调能力，亦要保留对以往通信系统的兼容性，传统解决办法是在原有接收机中保留以往接收模块，增加新的接收模块；此时，接收机的复杂性又增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于提高一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，以克服现有技术中多速率传输中的自适应能力差，接收机复杂度高的缺陷。

本发明对应的单载波频域均衡系统对应的帧结构如图1所示。实现本发明目的的技术解决方案为：

1)系统根据全部传输速率选择fft点数；

2)系统根据全部传输速率生成训练序列；

3)系统发射端根据当前传输速率生成控制符号；

4)系统发射端根据当前传输速率生成数据符号；

5)系统接收端从控制符号中提取当前传输速率；

6)系统接收端根据当前传输速率选择对应的频域uw序列进行信道估计与均衡。

其中：不同的传输速率接收机使用同一个fft和ifft模块实现；

fft和ifft模块的点数由当前系统最大传输速率决定；

不同的传输速率使用的训练序列相同，训练序列带宽小于最小传输速率系统带宽；

不同传输速率使用的uw序列不同，每一种速率对应的uw序列带宽与当前速率系统带宽相同；

传输当前传输速率的信息位于控制符号中，经过时频同步之后提取控制符号中的传输速率信号；

根据速率信息选择相应的uw序列的fft结果进行信道估计和均衡；

本发明通过一种fft点数实现多种传输速率单载波频域均衡自适应传输，使用一个速率接收机的计算资源实现多种速率自适应接收，可在降低系统复杂度的同时提供系统灵活度。

附图说明

图1是本发明中公开的单载波频域系统帧结构。

图2是本发明中公开的单载波频域系统框图。

图3是本发明中公开的单载波频域系统框图流程图。

具体实施方式

本发明中公开的低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法框图如图所示，在发射端首先系统根据当前传输速率生产控制符号和数据符号，然后根据传输速率选择对应的uw序列，最后将训练序列加入整个帧结构的前面；在接收端系统进行时频同步之后得到控制符号的准确位置，然后提取出控制符号包含的传输速率信息；经过fft运算之后，系统选择对应速率的uw序列频域信息进行信道估计与均衡；信道均衡之后根据传输速率剔除无效子载波，并对结果进行ifft运算得到时域信息。

下面详细介绍训练符号生成、uw序列生成、控制符号生成、速率信息提取、有效子载波提取等模块。

1)训练符号生成

首先确定当前传输系统的最大传输速率和最小传输速率，兼容此方法的所有最小传输速率一致，首先生成与最小速率一致的训练符号，通过补零方法进行频域扩展，然后低通滤波滤除镜像高频分量，得到最终训练符号。

2)uw序列生成

首先生成对应传输速率的uw序列，通过补零方法进行频域扩展，然后低通滤波滤除镜像高频分量，得到同一速率的uw序列；然后对上述uw序列进行fft变换，得到用于信道估计与均衡系统频域uw序列。

3)控制符号生成

首先确定当前帧的传输速率，然后对速率进行编码至控制符号，码元速率为最小传输速率，映射方式选用高可靠性低阶调制方式。

4)速率信息提取

首先进行时频同步，得到准确的位同步信号，然后提取对应位置的码元，以对应的解映射方式获取当前的传输速率信息。

5)信道估计与均衡

首先对时频同步之后的信号进行fft变换，然后根据提取到的速率信息选择对应的频域uw序列进行信道估计计算，得到当前信道的特性之后进行频域均衡处理，最后根据速率信息提取有效子载波，并通过ifft恢复至时域信息。

技术特征：

1.一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：

1)系统根据全部传输速率选择fft点数；

2)系统根据全部传输速率生成训练序列；

3)系统发射端根据当前传输速率生成控制符号；

4)系统发射端根据当前传输速率生成数据符号；

5)系统接收端从控制符号中提取当前传输速率；

6)系统接收端根据当前传输速率选择对应的频域uw序列进行信道估计与均衡。

2.根据权利要求1所述的一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：系统fft点数由最高传输速率决定；系统所有传输速率使用同一个fft点数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：系统训练序列由最低传输速率决定；系统所有传输速率使用同一个训练序列。

4.根据权利要求3所述的一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：系统控制符号中包含当前系统传输速率；系统接收端可在控制符号中提取当前系统传输速率。

5.根据权利要求4所述的一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：系统发射端存储全部传输速率的时域uw序列；系统发射端根据当前传输速率选择对应的时域uw序列并生成数据符号。

6.根据权利要求5所述的一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，其特征在于：系统接收端存储全部传输速率的频域uw序列；系统接收端根据当前传输速率选择对应的频域uw序列进行信道估计与均衡。

技术总结
本发明公开一种低复杂度单载波频域均衡系统自适应速率传输方法，适用于处理资源有限的多速率场景下的传输系统，包括：确定当前系统支持的全部传输速率；根据当前系统最大传输速率确定FFT点数；根据最低传输速率生成训练符号；根据最高传输速率确定各传输速率的UW序列；确定当前数据速率；根据当前系统速率生成控制符号；根据速率选择对应UW序列；生成单载波频域均衡系统符号；提取传输速率信息；时域信号通过FFT模块变换至频域；选择对应频域UW序列进行信道估计与均衡；提取有效子载波并进行IFFT变换至时域；通过上述处理，多种速率传输可以使用同一个时频同步及信道估计与均衡处理流程，可以最大效率利用接收机计算资源，降低了接收机的复杂度。

技术研发人员：周升国;吕卫祥;徐鹏
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2020.01.08
技术公布日：2020.06.05