一种基于频域均衡的信号还原方法与流程

本发明涉及电数据处理领域，尤其涉及一种基于频域均衡的信号还原方法。

背景技术：

随着通信业务的多元化发展，数据业务和多媒体业务已经超越传统的语音业务成为无线通信传输的主要载体，而信息大爆炸引发了亟待传输的庞大网络数据和视频信息，对高速率可靠稳定的通信形成了严峻的挑战。

在所有的通信系统中，时变多径无线信道是最为复杂和多变的一种。无线信道是基站天线与用户天线的传播路径，由于接收机与发射机之间传播路径的复杂性，传播路径从简单的视距传播，到遭遇各种复杂的地形、地物的反射、散射和绕射后的非视距传播，导致多径效应。同时移动终端的高速移动及周围环境的快速变化引起接收信号的幅度、相位的急剧变化，使得移动终端与发射站之间的无线信道复杂并且难以控制。

当信号经过无线信道传输后，由于信道作用使得在接收端收到的信号经多条路径传播叠加后产生幅度和相位畸变，接收的信号已经不同于原来发送的信号。所以，在接收机内为了能准确的恢复发射端发送的信号，无线通信系统中接收端一般采用信道估计加均衡的方案消除信道干扰，而现有技术还原通信信号通常并不精确。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种基于频域均衡的信号还原方法，以解决现有技术通信信号还原精度不高的问题。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种基于频域均衡的信号还原方法，所述信号还原方法包括：

获取待还原信号；

使用所述待还原信号的第n块训练序列zⁿ进行正向信道估计，获取第n块信号的正向信道估计

根据所述对所述待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计

使用所述待还原信号的第n+1块训练序列zⁿ⁺¹与所述第n块发送信号的第一估计进行反向信道估计，获取第n块信号的反向信道估计

通过根据所述和对待还原信号进行最大比合并频域均衡计算，并将第n块发送信号更新为第二估计

根据发送端的调制编码方式对所述第二估计进行解调与译码。

进一步的，所述根据所述对所述待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计，包括：

通过对所述做N_s点FFT运算得到信道频域响应对接收信号做N_s点FFT运算得到Yⁿ；

根据所述对所述进行频域均衡，所述·/表示向量点除；

通过对所述所述进行IFFT运算，将运算结果记为

通过对所述进行解调，获取发送信号的第一估计的估计值

进一步的，所述Π表示发送端采用的调制方式，Π^-1表示所述调制方式的解调操作。

进一步的，所述通过根据所述和对待还原信号进行最大比合并频域均衡计算，并将第n块发送信号更新为第二估计包括：

通过对接收信号做N_s点FFT运算得到Yⁿ，对正向估计的信道响应和反向估计的信道响应做N_s点FFT运算分别得到和

根据进行最大比合并频域均衡；

根据将所述转换到时域，所述表示时域；

根据对所述进行调制并解调，所述为发送信号的第二估计的估计值。

进一步的，所述Π表示发送端采用的调制方式，Π^-1表示所述调制方式的解调操作。

本发明实施例，获取待还原信号，使用待还原信号的第n块训练序列zⁿ进行正向信道估计，获取第n块信号的正向信道估计根据对待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计使用待还原信号的第n+1块训练序列zⁿ⁺¹与第n块发送信号的第一估计进行反向信道估计，获取第n块信号的反向信道估计通过根据和对待还原信号进行最大比合并频域均衡计算，并将第n块发送信号更新为第二估计根据发送端的调制编码方式对第二估计进行解调与译码，在不增加算法复杂度的情况下，增加了通信信号还原的精确度。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例提供的一种基于频域均衡的信号还原方法的流程图；

图2是本发明一示例性实施例提供的发送信号的帧结构的示意图；

图3是本发明一示例性实施例提供的接收信号的帧结构的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

如图1所示为本发明一示例性实施例提供的一种基于频域均衡的信号还原方法的流程图，所述信号接收方法包括：

步骤S101，获取待还原信号。

在本发明实施例中，信号还原系统首先接收原始的通信信号，即待还原信号。通信信号经过无线信号传输之后，由于传输路径上传播叠加后产生的幅度畸变和相位畸变，接收的信号已经不同于原来发送的信号，接收端通常需要采用信号估计加均衡的方式消除信道干扰，实现通信信号的还原。

步骤S102，使用所述待还原信号的第n块训练序列zⁿ进行正向信道估计，获取第n块信号的正向信道估计

在本发明实施例中，使用MP算法(Matching Pursuit，匹配追踪算法)解一下方程组(1)，所得结果即为

在方程组(1)中，序列为接收信号中第n块训练序列。序列为上一块计算中所得发送信号的估计。第1次迭代即n＝1时，该序列初始化为0。序列为信道冲激响应。序列为信道噪声。

步骤S103，根据所述对所述待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计

在本发明实施例中，在获取了正向信道估计之后，对待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计其具体的获取方法，如下：

1、通过对所述做N_s点FFT运算得到信道频域响应对接收信号做N_s点FFT运算得到Yⁿ。

2、根据所述对所述进行频域均衡，所述·/表示向量点除。

3、通过对所述所述进行IFFT运算，将运算结果记为

在本发明实施例中，通过IFFT运算，可以将转换到时域上。

4、通过对所述进行解调，获取发送信号的第一估计的估计值

在本发明实施例中，Π表示发送端采用的调制方式，Π^-1表示该调制方式的解调操作。具体的，Π可以为QPSK(Quadrature Phase Shift Keyin，正交相移键控)调制，Π^-1表示QPSK解调。

步骤S104，使用所述待还原信号的第n+1块训练序列zⁿ⁺¹与所述进行反向信道估计，获取第n块信号的反向信道估计

在本发明实施例中，使用MP算法解如下方程组(2)，所得结果记为

方程组中序列为待还原信号中第n+1块训练序列，序列为第n块的正向信道估计，序列为信道冲激响应，序列为信道噪声。

步骤S105，通过根据所述和对待还原信号进行最大比合并频域均衡计算，并将第n块发送信号更新为第二估计

在本发明实施例中，符号“·”表示向量点乘运算，即对应位置元素相乘，符号“*”表示对向量中元素求共轭，Yⁿ以及均为N_s元向量，即

其具体的过程，如下：

1、通过对接收信号做N_s点FFT运算得到Yⁿ，对正向估计的信道响应和反向估计的信道响应做N_s点FFT运算分别得到和

2、根据进行最大比合并频域均衡。

3、根据将所述转换到时域，所述表示时域。

4、根据对所述进行调制并解调，所述为发送信号的第二估计的估计值。

在本发明实施例中，Π表示发送端采用的调制方式，Π^-1表示该调制方式的解调操作。具体的，Π表示QPSK调制，Π^-1表示QPSK解调。

步骤S106，根据发送端的调制编码方式对所述第二估计进行解调与译码。

在本发明实施例中，根据发送信号的调制编码方式对第二估计进行解调与译码，即可完成对信号的还原。具体的，调制方式QPSK调制，编码方式为LDPC编码。本实例中使用LDPC码的BP译码算法进行译码。

本发明实施例，获取待还原信号，使用待还原信号的第n块训练序列zⁿ进行正向信道估计，获取第n块信号的正向信道估计根据对待还原信号的第n块数据yⁿ进行均衡，获取第n块发送信号的第一估计使用待还原信号的第n+1块训练序列zⁿ⁺¹与第n块发送信号的第一估计进行反向信道估计，获取第n块信号的反向信道估计通过根据和对待还原信号进行最大比合并频域均衡计算，并将第n块发送信号更新为第二估计根据发送端的调制编码方式对第二估计进行解调与译码，在不增加算法复杂度的情况下，增加了通信信号还原的精确度。

如图2所示为本发明一示例性实施例提供的发送信号的帧结构的示意图。

如图3所示为本发明一示例性实施例提供的接收信号的帧结构的示意图。

其中，图2、图3中各标号的含义如下：

q：数据分块个数，本实施例中q＝8；

N_p：训练序列长度，本实施例中N_p＝128；

N_d：一个数据块内有效数据长度，本实施例中N_d＝384；

N_s：数据块长度，大小等于N_p+N_d，本实施例中N_s＝512；

uⁿ：训练序列，本实施例中，训练序列为长度为N_p的Zadoff-chu序列；

xⁿ：发送数据经过某种调制方式调制后的符号，本实施例中采用QPSK调制；

zⁿ：接收到的训练序列；

yⁿ：接收到的有效数据。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。