[发明专利]一种针对短波通信信道下的单载波频域均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及短波通信技术领域，特别是涉及针对短波通信信道下的一种单载波频域均(Single Carrier Frequency Domain Equalization，SC-FDE)衡系统中的频域均衡算法。

背景技术

按照国际无线电咨询委员会CCIR(Consultative Committee of International Radio)的划分，短波是指波长在10m～100m，频率在3MHz～30MHz的电磁波。利用短波进行的无线电通信称为短波通信。短波通信实际是指使用的频率范围为1.5MHz～30MHz，可以使用的频率范围只有28.5MHz，按照国际规定，每个短波电台占用3.7kHz的频率宽度，现在最近提升了短波电台的频率宽度达到了6kHz～9kHz，但是通信的空间还是十分拥挤，在很大程度上限制了通信的容量和数据的传输速率。

短波通信基本上采用天波传输的形式，也就是靠电离层的一次或多次反射进行通信，因此存在严重的多径效应，统计表明，多径路数以3条出现的几率最高，多径延迟典型值为2～8ms，成为短波链路数据传输的主要限制。短波的天波信道是变参信道，信号的传输稳定性差。短波无线电通信主要是依靠电离层进行远距离信号传输的，电离层作为信号反射媒质的弱点是，参量的可变性很大。他的特点是路径损耗、延时扩展、噪声和干扰，都是随昼夜、频率、地点而不断变化着。一方面电离层的变化让信号产生衰落，衰落的幅度和频率不断的变化。另外，大气和工业无线电噪声干扰严重。大气和工业无线电噪声主要集中在无线电频谱低端，随着频率的升高，强度逐渐降低。虽然，在短波频段这类噪声干扰比中长波段低，但是强度仍然很高，严重影响短波的通信可靠性，尤其是脉冲型突发噪声，经常会使数据传输出现突发性错误，严重影响通信质量。

新一代短波通信系统主要是高速短波数字通信系统，存在并行和串行两种体制。并行体制的主要思想是将短波信道分割成若干并行的子信道，分别在每个子信道上传送一个副载波，采用正交调制，用多个副载波并行传输的方法提高速率，又称为多音。典型的系统有法国的Thomson(汤姆森)公司的实现途径，采用OFDM(Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)体制，子载波的个数为79；但OFDM技术发射功率分散，信号峰均比很大，抗频率选择性衰落差，很难消除码间串扰。

串行体制采用单一载波的发送方式，因只采用一个载波，也称为单音。数据以串行方式调制发送，码元宽度短，要达到比较高的速率，如2.4kbps，码间串扰将十分严重。实际工作中则需采用适当的均衡技术来对抗码间串扰。针对短波通信领域，最为常用的均衡技术为单载波时域均衡(SC-TDE)技术。但是随着数据传输速率的提高，当传输带宽越接近信道的相干带宽，时间色散将越严重，此时接收信号随中包含了经历衰减和时延的多径波，引起频率选择性衰落，从而导致严重的码间串扰。

单载波频域均衡(SC-FDE)技术宽带无线传输的一种有效对抗多径干扰的方法，其系统框图如图1所示，相比较于正交频分复用(OFDM)技术，单载波频域均衡具有峰均比低，抗频率选择性衰落强，在相同条件下可以达到更高的传输速率和更低的误码率，相比较于单载波时域均衡技术，复杂度也大大的降低。但是现有的单载波频域均衡方法中数据都采用循环前缀，导致传输效率低，且均衡后存在残留的码间干扰和块间干扰。因此，针对短波通信信道下的单载波频域均衡方法的优化成为我们的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对短波通信信道下的单载波频域均衡方法，用于解决现有单载波频域均衡方法中每块数据采用循环前缀，导致传输效率低、均衡后会有残留码间干扰和块间干扰的问题。

本发明的技术方案为：一种针对短波通信信道下的单载波频域均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.采用重叠保留算法(overlap)来选取数据块以及实现循环卷积，设定数据块的重叠长度为L，L大于信道的长度；

步骤2.估计出块间噪声其中N_c是重叠保留后数据块的长度、h_l为长度为l的信道值，τ_l为信道多径延时值；

步骤3.计算线性均衡系数W_k，其中H_k为频域信道估计值，是H_k的共轭，是噪声方差；

步骤4.然后对重叠保留后的数据块r_m采用均衡系数W_k进行频域均衡得到数据