无线通信中单载波块传输系统频域均衡技术

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1、重庆大学硕士学位论文1绪论802.11n中用到了软件无线电的技术[3]，使得OFDM和SCBT在同一系统中协同工作有了技术条件。802.16a将单载波频域均衡技术作为候选技术之一[2]。而在中国的数字广播电视的国家标准中就采用了多载波和单载波共存的模式，频域均衡是解决码间干扰的主要方法[4]。在3G标准共同过渡到的事实标准LTE标准中，在上行链路中就采用了单载波技术的传输技术[11]。这似乎也给我们一个启示，SCBT技术在未来的无线通信中将会占一席之地。1.3问题的提出及意义在无线通信的过程中，由于建筑物的遮挡，以及发射端和接收端的移动，电磁波会因为碰撞到建筑物

2、或者是其他物体而产生反射、散射、绕射，此外发射端和接收端还会受到周围建筑的干扰，能量会由不止一条路径到达接收天线，从而形成多径传播。多径传播以及信道固有的加性噪声作用于发射信号，其结果就是造成ISI，从而在接收的时候发生误码。特别是在无线通信信道中传输高速率数据的时候，ISI被认为是降低误码率的主要障碍。为了消除ISI，降低无线传输的误码率，均衡器被广泛的应用在通信系统中。均衡就意味着可以隐含或者明显地预测信道的冲激响应，然后根据预测来补偿信道失真，以改善传输链路的性能。因此，为了能在恶劣的无线信道中进行高速率的传输数据，均衡器的性能起了很重要的作用。在宽带无线

3、通信中，单载波传输信号过程中的无线信道大部分都是多径的频率选择性信道，这使得信号在频域发生非线性的畸变，表现在时域就是ISI，而传统的时域均衡器过多的抽头数限制了它进一步发展，频域均衡技术不存在这样的问题。类似于OFDM系统的块传输结构，单载波块传输使得时域信号很方便的转换到频域，接收端可直接对接收信号在频域进行均衡处理。单载波块传输系统中的频域均衡算法的选择就十分的重要，直接决定了整个系统传输的性能。频域均衡技术研究比较多的线性均衡的算法。线性频域均衡器，算法简单，复杂度低，在较平缓的无线信道中，能够达到比较好的效果。但是大部分的无线信道都是有着严重的频率深衰

4、落的频率选择性信道，即是算法性能比较好的基于最小均方误差（MMSE，MinimumMeanSquaredError）算法，在处理有频率深衰落的信道的时候，线性的频域均衡器也会严重的恶化[12]。所以在无线信道中，更适合采用非线性的频域均衡器。虽然非线性均衡算法在复杂度上会高于线性的频域均衡器，但单载波块传输技术在无线通信系统中上行链路的定位，使得均衡算法的选择更加灵活。所以研究单载波块传输技术中的非线性均衡器的算法来提升链路的整体性能就显的更为重要。4重庆大学硕士学位论文1绪论802.11国内外研究现状自从单载波块传输技术被提出来以后，许多的文献对这一技术做了研

5、究。Sari最初是针对OFDM技术提出这一传输方式，它的块结构采用OFDM传输中的对每块的数据前面加上循环前缀（CP，CyclicPrefix）来对抗多径信道造成的数据块与块间的码间干扰。在循环前缀大于无线信道的冲激响应的条件下，因为有了CP，使得信道与数据的卷积转化为循环卷积，从而很方便的简化为频域相乘。文献[13]首次提出了在单载波块传输技术中，将CP改成信息已知的训练序列，使得数据块不仅保持了原来的优点，同时能够为同步和信道估计提供需要的信息。但是这种块结构降低了数据的传输效率。文献[14][15]中提出了独特字（UW，uniqueword）的概念，给出了

6、基于UW的数据块的结构，并分析了当用UW来代替传统CP时，在频偏估计、同步和信道估计中的作用。文献[16]对采用UW形式的循环前缀的SCBT中的线性均衡进行了分析。在频域进行信道估计的话，理想的序列为具有平坦的幅频特性，文献[17]证明了这一结论，并给出了求解这种序列的方法。而用于同步和频偏估计的话，要求序列具有良好的自相关性，所以用作UW的理想序列要求是幅度恒定且对零偏移自相关函数为零，即是一个CAZAC（ConstantAmplitudeZeroAutoCorrelation）已知序列。IEEE802.16a标准中规格使用Frank-Zadoff序列或Chu

7、序列作为UW序列。PN（PseudoNoise）序列有良好的自相关特性，比如m序列，方便硬件的执行，但是其频域会出现零点凹陷，需对时域进行补偿，来达到幅频特性平坦的目的。文献[18]中给出了基于m序列的任意长度的符合CAZAC的序列生产方式。中国的数字电视广播标准就推荐了PN序列作为前缀[4]。文献[19]将传统SCBT系统的CP换成PN序列，并对基于PN的信道估计算法进行了研究。采用ZP（ZeroPadding）前缀的单载波块传输也成为研究的一个重要方面，文献[20]对采用ZP前缀的两种块传输技术OFDM和SCBT进行了对比研究。更多的文献集中于对单载波块传输

8、技术中频域均衡算法的研究