一種多徑信道中的超奈奎斯特速率通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多徑信道中的超奈奎斯特速率傳輸 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超奈奎斯特采樣（Faster-Than-Nyquist Signaling，F(xiàn)TN)理論，通過把信號(hào)的發(fā) 送速率提高到發(fā)送濾波器的脈沖波形對(duì)應(yīng)的無(wú)碼間串?dāng)_傳輸速率的10%、20%甚至40% 再進(jìn)行傳輸，雖然人為地引入了碼間串?dāng)_，然而通過適當(dāng)?shù)慕獯a方法，在信號(hào)發(fā)送功率和帶 寬不變的前提下，系統(tǒng)的漸進(jìn)誤碼率性能不會(huì)下降。盡管超奈奎斯特系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高， 然而隨著現(xiàn)代芯片技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，超奈奎斯特采樣系統(tǒng)的軟件與硬 件實(shí)現(xiàn)變得可行。
[0003] 而現(xiàn)有的超奈奎斯特傳輸系統(tǒng)，在加速因子提高時(shí)，也即超奈奎斯特速率提高時(shí)， 碼間串?dāng)_更加嚴(yán)重導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種多徑信道中的超奈奎斯特速率通 信系統(tǒng)。本發(fā)明提出的超奈奎斯特速率傳輸系統(tǒng)適用于慢變的多徑信道，不適用于快變的 信道。
[0005] 本發(fā)明通過判決反饋均衡算法消除超奈奎斯特效應(yīng)引起的碼間串?dāng)_。另一方面， 通過發(fā)送訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)與均衡，解決多徑信道中的超奈奎斯特速率傳輸問題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種多徑信道中的超奈奎斯特速率通信系統(tǒng)，包括：
[0008] 在發(fā)送端，首先對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行信道卷積碼編碼和交織編碼，進(jìn)行相位調(diào)制，插入 訓(xùn)練序列與有用數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，添加循環(huán)后綴之后，再進(jìn)行超奈奎斯特映射。超奈奎斯 特信號(hào)添加循環(huán)前綴之后，發(fā)送到多徑信道之中。
[0009] 在接收端，首先根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列對(duì)應(yīng)的信號(hào)，進(jìn)行基于DFT的LS信道估計(jì)， 根據(jù)信道估計(jì)的結(jié)果，對(duì)超奈奎斯特信號(hào)進(jìn)行MMSE信道均衡。信道均衡之后的信號(hào)再進(jìn)行 判決反饋超奈奎斯特均衡。均衡之后的信號(hào)通過對(duì)數(shù)似然比（log-1 ikelihood ratio，LLR) 解調(diào)，再進(jìn)行最大后驗(yàn)概率（A posteriori probability，APP)信道譯碼，得到譯碼信號(hào)。
[0010] 該系統(tǒng)通過插入訓(xùn)練序列，對(duì)信道進(jìn)行基于離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform，DFT)的最小二乘（Least Squares，LS)估計(jì)。根據(jù)估計(jì)的信道，基于最小均方 誤差（Minimum mean square error，MMSE)準(zhǔn)則對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行均衡。由于當(dāng)超奈奎斯特 傳輸速率越高，也即是當(dāng)加速因子越小，超奈奎斯特效應(yīng)引起的碼間串?dāng)_也就越嚴(yán)重，從而 導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率性能的下降，因此通過判決反饋均衡模塊對(duì)信道均衡之后的信號(hào)進(jìn)行超奈 奎斯特均衡，通過迭代的方法提高系統(tǒng)性能。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：通過判決反饋均衡算法，提高了 在加速因子增大時(shí)，超奈奎斯特系統(tǒng)的性能；而且本發(fā)明的系統(tǒng)使用了性能優(yōu)異的訓(xùn)練序 列，在傳輸過程中不需要估計(jì)信道特性調(diào)整訓(xùn)練序列。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明的工作流程圖。
[0013] 圖2是加速因子τ = 1 (奈奎斯特速率）時(shí)的判決反饋算法解碼性能示意圖。
[0014] 圖3是加速因子為0. 8時(shí)的超奈奎斯特系統(tǒng)的性能示意圖。
[0015] 圖4是加速因子為0. 7時(shí)的超奈奎斯特系統(tǒng)的性能示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)估計(jì)清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參 數(shù)無(wú)需確切等于響應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于所述值。
[0017] 本發(fā)明的思想在于，通過插入訓(xùn)練序列，進(jìn)行信道估計(jì)，根據(jù)估計(jì)的信道進(jìn)行信道 均衡，再通過判決反饋均衡算法，消除超奈奎斯特傳輸引起的碼間串?dāng)_。
[0018] 本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過程為：
[0019] 首先，信號(hào)源的每L個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組成一幀，然后進(jìn)行信道編碼。信道編碼使用約束長(zhǎng) 度為7,編碼多項(xiàng)式為[171 133]的卷積碼。其中L = 512,經(jīng)過信道編碼之后每一幀的數(shù) 據(jù)長(zhǎng)度為N = 1024。
[0020] 編碼之后的序列進(jìn)行二進(jìn)制相移鍵控（Binary Phase Shift Keying，BPSK)調(diào)制， 并在調(diào)制之后的每一幀數(shù)據(jù)之間，插入訓(xùn)練序列。訓(xùn)練序列使用長(zhǎng)度U= 1024的Chu序列， 其表達(dá)式為：
[0023] 再對(duì)每一幀信號(hào)插入循環(huán)后綴。取數(shù)據(jù)幀的前2v個(gè)數(shù)據(jù)，插入到數(shù)據(jù)幀的最后。 在接收端，通過移除接收數(shù)據(jù)幀的前V個(gè)和后V個(gè)數(shù)據(jù)，消除循環(huán)后綴。
[0024] 然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行超奈奎斯特映射。
[0026] 其中a(n)為發(fā)送數(shù)據(jù)符號(hào)或者Chu訓(xùn)練序列信號(hào)，0〈 τ〈1為加速因子，脈沖成型 濾波器P (t)為平方根升余弦濾波器，其表達(dá)式為：
[0028] 其中滾降系數(shù)β = 0. 5，T = 1，發(fā)送濾波器p(t)的自相關(guān)函數(shù)為升余弦濾波器， 也就是其表達(dá)式為：
[0030] 然后取超奈奎斯特符號(hào)的后一部分，復(fù)制到前邊，也即插入循環(huán)前綴。循環(huán)前綴長(zhǎng) 度大于多徑信道長(zhǎng)度即可，可取10。
[0031] 設(shè)發(fā)送的符號(hào)塊長(zhǎng)度為N，循環(huán)前綴長(zhǎng)度2v，則在接收信號(hào)之中，移除前V個(gè)和后 V個(gè)符號(hào)，則接收信號(hào)f與發(fā)送信號(hào)s的關(guān)系為：P = Gs
[0035] 多徑信道使用指數(shù)衰減信道。發(fā)送信號(hào)經(jīng)過多徑信道之后，通過匹配濾波器進(jìn)行 接收，匹配濾波器表達(dá)式同P (t)，其聯(lián)合響應(yīng)進(jìn)行采樣即為g[n]。
[0036] 通過匹配濾波器提取信號(hào)進(jìn)行離散采樣之后，得到發(fā)送的訓(xùn)練序列應(yīng)的接 收信號(hào)Yts，首先通過LS估計(jì)得到/? = ，對(duì)信道的估計(jì)值芘取IDFT，得到：
其中L為信道最大時(shí)延。
[0039] 對(duì)/丨nj作DFT，就可以得到基于DFT的LS信道估計(jì)值H (z)。