一种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统技术方案

本发明专利技术公开一种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统，该系统中，发送端交替发送有用信号和训练序列，并插入循环后缀，经过超奈奎斯特映射之后，信号插入循环前缀，发射到多径信道之中，在接收端利用训练序列的对应接收信号进行信道估计与均衡，均衡之后的信号经过超奈奎斯特判决反馈均衡，经过多次迭代，消除超奈奎斯特效应引起的码间串扰，提高系统性能。本发明专利技术的提出的超奈奎斯特通信系统可以在多径信道之中，以超奈奎斯特速率进行信号传输，从而提高通信速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信行业
，尤其涉及一种多径信道中的超奈奎斯特速率传输 系统。
技术介绍
超奈奎斯特采样（Faster-Than-Nyquist Signaling，FTN)理论，通过把信号的发 送速率提高到发送滤波器的脉冲波形对应的无码间串扰传输速率的10%、20%甚至40% 再进行传输，虽然人为地引入了码间串扰，然而通过适当的解码方法，在信号发送功率和带 宽不变的前提下，系统的渐进误码率性能不会下降。尽管超奈奎斯特系统的实现复杂度高， 然而随着现代芯片技术的发展和计算机计算能力的提高，超奈奎斯特采样系统的软件与硬 件实现变得可行。 而现有的超奈奎斯特传输系统，在加速因子提高时，也即超奈奎斯特速率提高时， 码间串扰更加严重导致系统性能下降。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种多径信道中的超奈奎斯特速率通 信系统。本专利技术提出的超奈奎斯特速率传输系统适用于慢变的多径信道，不适用于快变的 信道。 本专利技术通过判决反馈均衡算法消除超奈奎斯特效应引起的码间串扰。另一方面， 通过发送训练序列进行信道估计与均衡，解决多径信道中的超奈奎斯特速率传输问题。 为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下： -种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统，包括： 在发送端，首先对数据符号进行信道卷积码编码和交织编码，进行相位调制，插入 训练序列与有用数据组合成数据帧，添加循环后缀之后，再进行超奈奎斯特映射。超奈奎斯 特信号添加循环前缀之后，发送到多径信道之中。 在接收端，首先根据接收到的训练序列对应的信号，进行基于DFT的LS信道估计， 根据信道估计的结果，对超奈奎斯特信号进行MMSE信道均衡。信道均衡之后的信号再进行 判决反馈超奈奎斯特均衡。均衡之后的信号通过对数似然比（log-1 ikelihood ratio，LLR) 解调，再进行最大后验概率（A posteriori probability，APP)信道译码，得到译码信号。 该系统通过插入训练序列，对信道进行基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT)的最小二乘（Least Squares，LS)估计。根据估计的信道，基于最小均方 误差（Minimum mean square error，MMSE)准则对接收信号进行均衡。由于当超奈奎斯特 传输速率越高，也即是当加速因子越小，超奈奎斯特效应引起的码间串扰也就越严重，从而 导致系统误码率性能的下降，因此通过判决反馈均衡模块对信道均衡之后的信号进行超奈 奎斯特均衡，通过迭代的方法提高系统性能。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：通过判决反馈均衡算法，提高了 在加速因子增大时，超奈奎斯特系统的性能；而且本专利技术的系统使用了性能优异的训练序 列，在传输过程中不需要估计信道特性调整训练序列。【附图说明】 图1是本专利技术的工作流程图。 图2是加速因子τ = 1 (奈奎斯特速率）时的判决反馈算法解码性能示意图。 图3是加速因子为0. 8时的超奈奎斯特系统的性能示意图。 图4是加速因子为0. 7时的超奈奎斯特系统的性能示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点估计清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参 数无需确切等于响应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。 本专利技术的思想在于，通过插入训练序列，进行信道估计，根据估计的信道进行信道 均衡，再通过判决反馈均衡算法，消除超奈奎斯特传输引起的码间串扰。 本专利技术的具体实现过程为： 首先，信号源的每L个数据点组成一帧，然后进行信道编码。信道编码使用约束长 度为7,编码多项式为的卷积码。其中L = 512,经过信道编码之后每一帧的数 据长度为N = 1024。 编码之后的序列进行二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制， 并在调制之后的每一帧数据之间，插入训练序列。训练序列使用长度U= 1024的Chu序列， 其表达式为： 再对每一帧信号插入循环后缀。取数据帧的前2v个数据，插入到数据帧的最后。 在接收端，通过移除接收数据帧的前V个和后V个数据，消除循环后缀。 然后对数据进行超奈奎斯特映射。 其中a(n)为发送数据符号或者Chu训练序列信号，0〈 τ〈1为加速因子，脉冲成型 滤波器P (t)为平方根升余弦滤波器，其表达式为： 其中滚降系数β = 0. 5，T = 1，发送滤波器p(t)的自相关函数为升余弦滤波器， 也就是其表达式为： 然后取超奈奎斯特符号的后一部分，复制到前边，也即插入循环前缀。循环前缀长 度大于多径信道长度即可，可取10。 设发送的符号块长度为N，循环前缀长度2v，则在接收信号之中，移除前V个和后 V个符号，则接收信号f与发送信号s的关系为：P = Gs 多径信道使用指数衰减信道。发送信号经过多径信道之后，通过匹配滤波器进行 接收，匹配滤波器表达式同P (t)，其联合响应进行采样即为g。 通过匹配滤波器提取信号进行离散采样之后，得到发送的训练序列应的接 收信号Yts，首先通过LS估计得到/? = ，对信道的估计值芘取IDFT，得到：其中L为信道最大时延。 对/丨nj作DFT，就可以得到基于DFT的LS信道估计值H (z)。...

【技术保护点】
一种多径信道中的超奈奎斯特速率通信系统，其特征在于，包括：发送装置，用于对发送数据进行信道编码，进行交织和调制，并插入训练序列，添加循环后缀，通过超奈奎斯特采样器对符号进行超奈奎斯特映射，并添加循环前缀发射到多径信道之中；接收装置，通过对接收信号进行信道估计与信道均衡，通过判决反馈迭代均衡算法，消除超奈奎斯特映射引起的码间串扰；接收装置首先根据训练序列对应的接收数据，进行信道估计；根据信道的估计值，对接收数据符号进行信道均衡；再通过超奈奎斯特判决反馈均衡器，消除由超奈奎斯特速率传输引起的码间串扰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宪华，李鸿鹏，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44