用于軟件無線電系統(tǒng)的低復雜度自適應單載波頻域均衡方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及到無線通信領域，特指一種用于軟件無線電系統(tǒng)的低復雜度自適 應單載波頻域均衡方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 在實際通信系統(tǒng)中，信道的頻帶資源往往是有限的，且偏離理想特性，使得通過 信道的信號會在頻域上產(chǎn)生線性失真，時域的波形會發(fā)生時散效應，這種時散效應會引入 ISI。此外，無線信道中的多徑效應也會引入ISI。因此，在動態(tài)、多徑條件下的頻率選擇性 衰落信道中，ISI等因素對系統(tǒng)性能的影響非常嚴重，行而有效的均衡技術已成為無線通信 系統(tǒng)設計的關鍵。
[0003]當前被廣泛采用的、能夠有效對抗信道衰落的關鍵技術主要包括OFDM技術（0FDM 表示正交頻分復用）和SC-FDE技術。其中，OFDM技術是一種正交多載波調制技術，它將寬帶 頻率選擇性衰落信道轉換成一系列窄帶平坦衰落信道，在克服信道多徑衰落所引入的ISI、 實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸具有很大的優(yōu)勢。但OFDM技術具有峰值平均功率比過高、對頻偏敏感等 缺點，在高速移動通信中使得載波間的正交性易被破壞，產(chǎn)生臨道干擾，帶來系統(tǒng)性能的降 低。SC-FDE技術克服了OFDM技術的缺點，因而越來越受到人們的青睞和關注。SC-FDE技 術可分為單載波線性均衡技術和非線性均衡技術兩大類，其中，單載波線性均衡技術主要 包括ZF均衡技術、MMSE均衡技術等，非線性均衡技術主要包括DFE技術和MLSE技術，DFE 表示判決反饋均衡，MLSE表示極大似然序列估計。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一 種可降低硬件復雜度、誤碼率性能優(yōu)良、資源利用率高、魯棒性好、實時性強的用于軟件無 線電系統(tǒng)的低復雜度自適應單載波頻域均衡方法及裝置。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0006] -種用于軟件無線電系統(tǒng)的低復雜度自適應單載波頻域均衡方法，其步驟為：
[0007]Sl:檢測有效數(shù)據(jù)：若檢測到接受序列為有效數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟S2,否則停留在步驟 Sl進彳丁等待；
[0008]S2:均衡初始化：將接收到的待均衡信號矢量及參考條件下的均衡系數(shù)矩陣按一 定的存儲方式存儲到變量節(jié)點存儲塊中，并初始化信道模型和系統(tǒng)參數(shù)；
[0009]S3 :FFT操作：啟動FFT單元，完成對接收序列從時域到頻域的轉換；
[0010] S4 :均衡過程：啟動復數(shù)乘法單元，由選擇器選擇均衡系數(shù)矩陣，進行針對性頻域 均衡處理；
[0011]S5:IFFT操作：啟動IFFT單元，將均衡處理后的輸出信號由頻域變換到時域；
[0012] S6 :檢測處理完成：若檢測到整個均衡處理流程結束，將步驟S5的結果作為整個 裝置的輸出信號，否則繼續(xù)從步驟S3開始執(zhí)行。
[0013] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：在步驟S2中，采用動態(tài)、經(jīng)典城市6徑條件下的 頻率選擇性衰落信道，各徑時延及歸一化功率為〇 (〇. 189)、1 (0. 379)、2 (0. 255)、8 (0. 090)、 12(0. 055) ^25(0. 032)〇
[0014] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：在步驟S2中，采用SC-FDE技術中的ZF線性均衡 技術和MMSE線性均衡技術，由Matlab脫機計算獲得自適應均衡系數(shù)矩陣。
[0015] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：在步驟S2中，系統(tǒng)收/發(fā)天線的數(shù)目均為1，發(fā)射 數(shù)據(jù)幀長度為116424bits，CP長度為25bits，發(fā)射數(shù)據(jù)包數(shù)量為5000。
[0016] 作為本發(fā)明方法的進一步改進：在步驟S2中，所述接收到的待均衡信號矢量由接 收機傳感器對接收到的信號矢量經(jīng)過預處理并移除CP獲得；所述CP采用SC-CPM信號數(shù)據(jù) 幀結構設計，其中SC-CPM表示串行級聯(lián)連續(xù)相位調制。
[0017] 本發(fā)明進一步提供一種用于實施上述均衡方法的均衡裝置，其包括：
[0018] 控制單元，用于產(chǎn)生整個模塊的控制信號并進行時序控制，通過不斷監(jiān)測各個單 元的內部輸出信號和處理完成標志，在一定時刻向特定單元輸出時序控制信號，確保各功 能單元的控制邏輯精準有效；
[0019]FFT單元，用于完成對接收序列進行時域到頻域的轉換；
[0020] 均衡系數(shù)生成單元，用于生成不同信道模型和通信環(huán)境下、采用不同均衡技術時 的均衡系數(shù)；
[0021] 復數(shù)乘法單元，包括選擇器和復數(shù)乘法器，用于完成各功能單元的復數(shù)乘法、除法 操作，由選擇器選擇均衡系數(shù)矩陣，進行針對性頻域均衡處理；
[0022] IFFT單元，用于將均衡處理后的輸出信號由頻域變換到時域。
[0023] 作為本發(fā)明裝置的進一步改進：每一個所述本地存儲器中包括校驗節(jié)點存儲塊和 變量節(jié)點存儲塊，構成乒乓緩沖區(qū)，任何時刻均只有一個存儲塊處于均衡狀態(tài)，另外一個存 儲塊正在進行下一周期活躍中間變量集的調入操作。
[0024] 作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述控制單元包括全局時鐘計數(shù)器、一個以上的 本地存儲器地址計數(shù)器、FFT單元啟動信號發(fā)生器和IFFT單元啟動信號發(fā)生器。
[0025] 作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述FFT單元采用流水線流式1/0,每幀可對1024 個定點數(shù)據(jù)進行處理。
[0026] 作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述IFFT單元采用流水線流式1/0,每幀可對 1024個定點數(shù)據(jù)進行處理。
[0027] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0028] 1、本發(fā)明的用于軟件無線電系統(tǒng)的低復雜度自適應單載波頻域均衡方法及裝置， 采用改進數(shù)據(jù)幀結構設計方法、SC-CPM參數(shù)優(yōu)化方法以及M進制SC-CPM信號的Laurent分 解方法，利用該方法大幅降低均衡器功能單元的組合邏輯面積，同時削減均衡裝置的硬件 實現(xiàn)復雜度，提高頻譜、功率利用率和信道均衡效率。
[0029] 2、本發(fā)明將SC-FDE技術與SC-CPM技術進行有機結合，在一定程度上降低信號的 峰值平均功率比，削弱ISI等因素的影響，極大削減均衡裝置的面積開銷。
[0030]3、本發(fā)明均衡系數(shù)生成單元采用Matlab脫機實現(xiàn)，由此省去了部分復數(shù)加法、乘 法和除法運算，從而大幅削減了實現(xiàn)復雜度和硬件開銷。
[0031] 4、本發(fā)明均衡器系統(tǒng)參數(shù)可根據(jù)實際通信需求進行自適應性調整，通過選擇器做 出最優(yōu)規(guī)劃，對接收信號進行針對性頻域均衡，增強復雜環(huán)境適應能力和系統(tǒng)魯棒性。
[0032] 5、本發(fā)明適用于SC-CPM信號的均衡，特別適用于動態(tài)、多徑條件下頻率選擇性衰 落信道中的SC-CPM信號均衡，比如經(jīng)典城市6徑衰落信道下的碼型為（25,4)的32狀態(tài) SC-CPM信號（M= 4,h= 1/4,IRC頻率脈沖成型）。該均衡方法可在平均誤碼率性能和復 雜度之間取得較好的折中，均衡裝置可同時適用于ASIC實現(xiàn)和FPGA實現(xiàn)，具有均衡結構和 功能單元實現(xiàn)簡單、存儲面積和功能單元面積優(yōu)化等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明應用于無線通信系統(tǒng)的框架結構示意圖。
[0034] 圖2是本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0035]圖3是本發(fā)明在具體應用實例中CPM模塊劃分的框架示意圖。
[0036] 圖4是本發(fā)明在具體應用實例中CPM與卷積編碼技術結合方式的示意圖。
[0037] 圖5是本發(fā)明在具體應用實例中SCCC結構的示意圖。
[0038] 圖6是本發(fā)明在具體應用實例中SC-CPM柵格示意圖。
[0039] 圖7是本發(fā)明在具體應用實例中SC-CPM信號數(shù)據(jù)幀結構設計的示意圖。
[0040] 圖8是本發(fā)明均衡裝置各功能單元的頂層設計的示意圖。
[0041] 圖9是本發(fā)明均衡裝置在具體應用實例中的原理示意圖。
[0042] 圖10是本發(fā)明應用于經(jīng)典城市6徑衰落信道下采用ZF/MMSE均衡技術時SC-CPM 信號和常規(guī)MSK信號的平均誤碼率性能示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0044] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明的用于軟件無線電系統(tǒng)的低復雜度自適應單載波頻域 均衡方法，步驟為：
[0045]Sl:檢測有效數(shù)據(jù)；
[0046] 若檢測到接受序列為有效數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟S2,否則停留在