專利名稱：無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，且特別涉及ー種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法及其裝置。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)中信號都不可避免地受到由于地形和障礙物導(dǎo)致的多徑失真，時變 信道脈沖響應(yīng)通常表示為時域離散的FIR濾波器形式ね'O = f6+--ぬつ郵—. む—
因此接收到的寬帶信號中通常都會存在復(fù)雜的多徑干擾，在頻域上表現(xiàn)為頻域選擇性衰落，單載波系統(tǒng)通常都采用時域均衡來去除多徑干擾，對于接收機(jī)來說復(fù)雜度會非常高。OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無線寬帶通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)ー個顯著的優(yōu)點就是可以把ー個相對較寬的載波分成多個并行的子載波，每個子載波的帶寬遠(yuǎn)小于信道的相關(guān)帶寬，因此對每個子載波信號來說，它所經(jīng)歷的信道頻率衰落都是平坦的。這就克服了信道頻率選擇性衰落的不利影響。如果信道估計技術(shù)能夠獲得不同子載波上的信道頻率響應(yīng)特性，接收機(jī)就可以實現(xiàn)相干解調(diào)，從而正確的恢復(fù)出發(fā)射信號。為了改善信號解調(diào)的門限，提高信號接收的質(zhì)量，通常都需要對估計出來的信道響應(yīng)進(jìn)行降噪處理。維納濾波是多載波OFDM系統(tǒng)經(jīng)常采用的信道降噪技術(shù)，對實際接收機(jī)來說，為了實現(xiàn)復(fù)雜度方面的考慮，通常會按照事先假定的若干組信道功率時延特性來設(shè)計對應(yīng)維納濾波方法，并存儲對應(yīng)的維納濾波系數(shù)，而接收機(jī)會根據(jù)實際傳輸環(huán)境中的信道功率時延特性來選擇合適的維納濾波方法和系數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)提出的方法就采用了上述思想，并應(yīng)用于中國移動多媒體廣播(CMMB)系統(tǒng)，通過分析傳輸通道中多徑的時延擴(kuò)展來選擇最合適的一組維納系數(shù)進(jìn)行降噪和插值，然而這種方法適合CMMB系統(tǒng)這種低QAM的傳輸模式，因為低QAM傳輸模式對接收環(huán)境中較弱的傳輸路徑不敏感，忽略或者遺漏ー些能量比較弱的多徑不會影響到星座點的判決，況且低QAM接收本身所處的環(huán)境中噪聲能量通常都比較強(qiáng)，因此將ー些較弱的多徑連同噪聲在內(nèi)一起抑制掉對接收門限可能還是有利的.但是隨著傳輸速率的提高，高QAM星座點在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多，比如無線局域網(wǎng)中采用了 64QAM星座點，歐洲D(zhuǎn)VB-T2系統(tǒng)中使用了 256QAM星座點。這些星座點的解調(diào)門限都比較高，以至于傳輸環(huán)境中較弱的多徑都會對其判決產(chǎn)生很大的影響，然而含有循環(huán)前綴的OFDM系統(tǒng)卻因為設(shè)置了虛載波而使得這些弱徑由于能量較低有時候會淹沒在強(qiáng)徑的泄漏中無法輕易被檢測出來，這樣就増加了高QAM接收系統(tǒng)信道降噪的難度。事實上，信道降噪過程在降低噪聲的同時會引起信道的歧變，降低噪聲對解調(diào)是有好處的，但是引起的信道歧變對解調(diào)是有壞處的，最終信道降噪處理要看綜合的效果。802. lla/g多載波模式的幀結(jié)構(gòu)如圖I所示，總共可以分為三個部分。第一部分是短訓(xùn)練序列，第二部分是長訓(xùn)練序列，第三部分是信令序列部分，第四部分是數(shù)據(jù)序列部分。其中短訓(xùn)練序列由10個重復(fù)的短訓(xùn)練符號組成，主要用來進(jìn)行信號的增益調(diào)整，信號的捕獲以及載波頻偏粗略估計。隨后的長訓(xùn)練序列由2. 5個重復(fù)的長訓(xùn)練符號組成，主要用來進(jìn)行載波頻偏精確估計，OFDM符號的精確時間同步以及傳輸信道的多徑估計。接下來的信令序列用來傳輸解調(diào)數(shù)據(jù)序列部分必需的指示信息，比如數(shù)據(jù)序列部分的長度以及傳輸采用的調(diào)制方式和編碼效率。當(dāng)接收機(jī)獲得了前面所述的必備信息之后就可以正確解調(diào)和檢測數(shù)據(jù)序列部分了。802. lla/g多載波模式的信道估計是在長訓(xùn)練序列接收期間完成的。接收到的長訓(xùn)練序列與存儲在本地的頻域長訓(xùn)練序列相除之后就是頻域信道響應(yīng)，通常這個頻域信道都會含有噪聲，直接將這個信道用于后續(xù)解調(diào)操作會使得解調(diào)性能比較差，因此通常都需要對這個含有噪聲的信道進(jìn)行降低噪聲的處理，以使得系統(tǒng)工作門限得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種適用于無線局域網(wǎng)802. lla/g/n系統(tǒng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法。本發(fā)明通過利用多載波模式幀結(jié)構(gòu)中已知的長訓(xùn)練序列部分和高度保護(hù)的信令部分來選擇出最佳的信道頻域脈沖響應(yīng)，以很低的復(fù)雜度代價保證了接收機(jī)在各種時延擴(kuò)展的環(huán)境下都能夠擁有較好的工作門限。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法，包括下列步驟接收到的頻域長訓(xùn)練序列與本地存儲的長訓(xùn)練序列進(jìn)行序列相除操作，得到原始的含噪頻域信道；利用系統(tǒng)中預(yù)先存儲的多組維納濾波系數(shù)按照對應(yīng)的濾波方法對得到的原始的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到多組經(jīng)過降噪的頻域信道；原始的含噪頻域信道為接收到的頻域信令部分提供信道頻域響應(yīng)進(jìn)行均衡操作，均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解交織和卷積解碼得到有效比特信令；所述有效比特信令按照發(fā)送端的順序進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及OFDM成幀得到OFDM信令符號，接收到的頻域信令序列與所述OFDM信令符號序列相除之后得到了信令頻域信道；選擇多組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與所述信令頻域信道響應(yīng)最為接近的那ー組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提出一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪裝置，包括第一序列除法器；信道均衡器；解調(diào)解交織和卷積解碼器；卷積編碼和交織調(diào)制器；0FDM成幀處理器；第二序列除法器；維納濾波處理器；以及信道分析選擇器，其中，所述第一序列除法器接收頻域長訓(xùn)練序列并將其與本地頻域長訓(xùn)練序列做除法運算，得到原始的含噪頻域信道；所述信道均衡器接收頻域信令序列，將其與含噪頻域信道進(jìn)行信道均衡處理，得到均衡之后的接收信令符號；所述解調(diào)解交織和卷積解碼器將所述均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解交織和卷積解碼得到有效比特信令；所述卷積編碼和交織調(diào)制器以及OFDM成幀處理器將所述有效比特信令進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及OFDM成幀得到OFDM信令符號；
所述第二序列除法器接收頻域信令序列，將其與所述OFDM信令符號相除之后得到了信令頻域信道；所述維納濾波處理器，預(yù)先存儲有多組維納濾波系數(shù)，按照對應(yīng)的濾波方法對得到的原始的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到多組經(jīng)過降噪的頻域信道；所述信道分析選擇器選擇多組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與所述信令頻域信道響應(yīng)最為接近的那ー組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。本發(fā)明提出了一種適用于無線局域網(wǎng)802. lla/g/n系統(tǒng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法。本發(fā)明通過利用多載波模式幀結(jié)構(gòu)中已知的長訓(xùn)練序列部分和高度保護(hù)的信令部分來選擇出最佳的信道頻域脈沖響應(yīng)，以很低的復(fù)雜度代價保證了接收機(jī)在各種時延擴(kuò)展的環(huán)境下都能夠擁有較好的工作門限。本發(fā)明提出的解決方法不需要對時域信道響應(yīng)進(jìn)行檢測，而是利用事先設(shè)置好的維納濾波系數(shù)直接對含噪聲的頻域信道進(jìn)行降噪，其中必定會有一個相對最佳的頻域信道響應(yīng)，這個時候利用后續(xù)接收到的高保護(hù)信令序列部分計算出信令部分的頻域信道來選擇出那個相對最佳的，選擇的準(zhǔn)則可以是均方誤差最小 化準(zhǔn)則。


圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中802. lla/g多載波模式的幀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的低復(fù)雜度信道降噪方法流程圖。圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的低復(fù)雜度信道降噪裝置示意圖。圖4所示為基于長訓(xùn)練序列的時域信道脈沖響應(yīng)示意圖。圖5 圖8所示為經(jīng)過維納濾波處理后接收到的星座點示意圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。如上所述，接收機(jī)會根據(jù)實際傳輸環(huán)境中的信道功率時延特性來選擇合適的維納濾波方法和系數(shù)，也就是說接收機(jī)必須估計出時域信道脈沖響應(yīng)來進(jìn)行多徑檢測，但是往往其中較弱的多徑分量不容易被識別出來，因此本發(fā)明回避了對時域信道進(jìn)行多徑檢測來選擇維納系數(shù)這個過程，而是將若干組事先存儲好的維納系數(shù)按照設(shè)定好的方法對含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，然后利用一定的準(zhǔn)則選擇出其中能夠獲得最小均方誤差的維納系數(shù)及對應(yīng)的濾波方法。具體地說，接收機(jī)首先接收時域長訓(xùn)練序列部分并將其FFT變換至頻域得到頻域長訓(xùn)練序列，將得到的頻域長訓(xùn)練序列與本地存儲的長訓(xùn)練序列相除之后就得到了含噪頻域信道，由于信令一般都采用高保護(hù)的傳輸方式，而數(shù)據(jù)部分為了保證很高的傳輸效率通常保護(hù)都很弱，所以直接利用含噪頻域信道響應(yīng)對接收到的頻域信令序列進(jìn)行均衡解調(diào)和解交織解碼，然后將得到的信令比特按照發(fā)送端的傳輸方法進(jìn)行再編碼交織調(diào)制以及成幀得到理想的傳輸信令符號，并將實際接收到的頻域信令序列與所述理想的傳輸信令符號序列相除之后得到信令頻域信道。同時含噪頻域信道經(jīng)過預(yù)先設(shè)置好的幾種維納濾波方法和系數(shù)處理之后得到降噪之后的頻域信道，事實上由于傳輸環(huán)境中較弱多徑的存在，在降低噪聲的同時，信道響應(yīng)本身也會發(fā)生一定的歧變，而信道分析選擇模塊會選擇其中一種最優(yōu)的維納濾波系數(shù)和方法來對后續(xù)的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行解調(diào)處理，這樣的處理結(jié)果很好地在降低噪聲和信道歧變之間進(jìn)行了折衷，可以保證不同傳輸模式在不同信道環(huán)境下都 能夠擁有比較好的工作門限。多載波0FDM系統(tǒng)通過引入循環(huán)前綴使得接收到的信號是發(fā)送信號和信道響應(yīng)的 循環(huán)卷積，對應(yīng)到頻域上看，接收的頻域信號就是傳輸?shù)念l域信號和頻域信道響應(yīng)的乘積， R(k) =H(k)S(k)+N(k)，其中R(k)是接收到的頻域序列，S(k)是已知的頻域訓(xùn)練序列， H(k)是信道的頻域響應(yīng)，N(k)是傳輸過程中的白噪聲。這個特性使得0FDM系統(tǒng)的信道估 計和均衡都變得十分簡單。進(jìn)行信道估計時由于發(fā)送序列S(k)是已知的，所以可以得到
=費-ff，即織w練、賴林漏練、賴齡就翻T無鋪臟纖植；
反之，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)時就利用得到的頻域信道計算出數(shù)據(jù)符號=對802. lla/g/n多載波模式的傳輸而言，長訓(xùn)練序列和信令序列都取值+1或 者-1，因此序列相除操作其實就只是改變符號的簡單操作。前面說過，維納濾波時通常會選擇信道時延擴(kuò)展這個參數(shù)來進(jìn)行分類。簡單的講， 就是對信道時延擴(kuò)展進(jìn)行分檔，每檔對應(yīng)一組維納濾波系數(shù)以及相對應(yīng)的濾波方法，傳統(tǒng) 的做法是將含噪的頻域信道IFFT變換至?xí)r域并對得到的時域信道進(jìn)行檢測來求出信道時 延擴(kuò)展，從而可以選擇出最佳的維納濾波系數(shù)以及對應(yīng)的操作。但是由于含有循環(huán)前綴的 0FDM傳輸系統(tǒng)中通常都會有含有虛載波，虛載波的存在使得頻譜成型非常方便，但是這里 卻導(dǎo)致了頻域信道高頻部分的缺失，于是IFFT變換不再是一個完全正交的變換，而是發(fā)生 了能量的泄漏，這樣本來一個子載波上集中的能量泄漏到了所有子載波，掩蓋了其他子載 波上較弱的能量，從而導(dǎo)致了一些較弱多徑無法被準(zhǔn)確檢測出來。本發(fā)明提出的解決方法不需要對時域信道響應(yīng)進(jìn)行檢測，而是利用事先設(shè)置好的 維納濾波系數(shù)直接對含噪聲的頻域信道進(jìn)行降噪，其中必定會有一個相對最佳的頻域信道 響應(yīng)，這個時候利用后續(xù)接收到的高保護(hù)信令序列部分計算出信令部分的頻域信道來選擇 出那個相對最佳的，這里最佳可以理解為一種準(zhǔn)則，比如均方誤差最小化準(zhǔn)則。請參考圖2，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪 方法，具體計算步驟詳細(xì)描述如下步驟S100 :接收到的頻域長訓(xùn)練序列與本地存儲的長訓(xùn)練序列進(jìn)行序列相除操 作得到原始的含噪頻域信道，這里長訓(xùn)練序列本身由+1和-1構(gòu)成，因此序列相除操作其實 就是序列乘法操作；步驟S200 :利用系統(tǒng)中預(yù)先存儲的多組維納濾波系數(shù)按照對應(yīng)的濾波方法對原 始得到的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到了多組經(jīng)過降噪的頻域信道，在降低噪聲的過 程中，會殘留一部分噪聲，并且也會產(chǎn)生一部分的信道失真；步驟S300 :原始的含噪頻域信道為接收到的頻域信令部分提供信道頻域響應(yīng)從 而進(jìn)行均衡操作，均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解交織和卷積解碼得到有效比特信 令；步驟S400 :所述有效比特信令按照發(fā)送端的順序進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及 0FDM成幀得到0FDM信令符號，這里因為信令部分的保護(hù)程度要強(qiáng)于數(shù)據(jù)部分，所以實際數(shù) 據(jù)接收時得到的0FDM信令符號一定是正確的。0FDM信令符號也是由+1和-1構(gòu)成的，與接 收到的頻域信令序列相除之后得到了信令頻域信道，這里信令序列本身由+1和-1構(gòu)成，因此序列相除操作其實就是序列乘法操作；步驟S500 :選擇幾組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與信令頻域信道響應(yīng)最為接近 的那一組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。請參考圖3，圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的低復(fù)雜度信道降噪裝置示意圖。本發(fā) 明提出一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪裝置，包括第一序列除法 器100 ;信道均衡器200 ;解調(diào)解交織和卷積解碼器300 ;卷積編碼和交織調(diào)制器400 ；0FDM 成幀處理器500 ;第二序列除法器600 ;維納濾波處理器700 ;以及信道分析選擇器800，其 中，所述第一序列除法器100接收頻域長訓(xùn)練序列并將其與本地頻域長訓(xùn)練序列做 除法運算，得到原始的含噪頻域信道；所述信道均衡器200接收頻域信令序列，將其與含噪頻域信道進(jìn)行信道均衡處 理，得到均衡之后的接收信令符號；所述解調(diào)解交織和卷積解碼器300將所述均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解 交織和卷積解碼得到有效比特信令；所述卷積編碼和交織調(diào)制器400以及0FDM成幀處理器500將所述有效比特信令 進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及0FDM成幀得到0FDM信令符號；所述第二序列除法器600接收頻域信令序列，將其與所述0FDM信令符號相除之后 得到了信令頻域信道；所述維納濾波處理器700，預(yù)先存儲有多組維納濾波系數(shù)，按照對應(yīng)的濾波方法對 得到的原始的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到多組經(jīng)過降噪的頻域信道；所述信道分析選擇器800選擇多組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與所述信令頻域 信道響應(yīng)最為接近的那一組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。本發(fā)明以802. 1 la/g系統(tǒng)多載波0FDM傳輸模式來說明本發(fā)明的整個過程。 802. lla/g系統(tǒng)的每個0FDM符號擁有0. 8微秒的保護(hù)間隔，通常情形下都認(rèn)為信道時延擴(kuò) 展不會超過0. 8微秒，本實施中多徑信道模型采用三徑信道，描述如下
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法，其特征在于，包括下列步驟 接收到的頻域長訓(xùn)練序列與本地存儲的長訓(xùn)練序列進(jìn)行序列相除操作，得到原始的含噪頻域信道； 利用系統(tǒng)中預(yù)先存儲的多組維納濾波系數(shù)按照對應(yīng)的濾波方法對得到的原始的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到多組經(jīng)過降噪的頻域信道； 原始的含噪頻域信道為接收到的頻域信令部分提供信道頻域響應(yīng)進(jìn)行均衡操作，均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解交織和卷積解碼得到有效比特信令； 所述有效比特信令按照發(fā)送端的順序進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及OFDM成幀得到OFDM信令符號，接收到的頻域信令序列與所述OFDM信令符號相除之后得到了信令頻域信道； 選擇多組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與所述信令頻域信道響應(yīng)最為接近的那ー組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。
2.一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪裝置，其特征在于，包括第一序列除法器；信道均衡器；解調(diào)解交織和卷積解碼器；卷積編碼和交織調(diào)制器；0FDM成幀處理器；第二序列除法器；維納濾波處理器；以及信道分析選擇器，其中， 所述第一序列除法器接收頻域長訓(xùn)練序列并將其與本地頻域長訓(xùn)練序列做除法運算，得到原始的含噪頻域信道； 所述信道均衡器接收頻域信令序列，將其與含噪頻域信道進(jìn)行信道均衡處理，得到均衡之后的接收信令符號； 所述解調(diào)解交織和卷積解碼器將所述均衡之后的接收信令符號經(jīng)過解調(diào)解交織和卷積解碼得到有效比特信令； 所述卷積編碼和交織調(diào)制器以及OFDM成幀處理器將所述有效比特信令進(jìn)行卷積編碼和交織調(diào)制以及OFDM成幀得到OFDM信令符號； 所述第二序列除法器接收頻域信令序列，將其與所述OFDM信令符號相除之后得到了信令頻域信道； 所述維納濾波處理器，預(yù)先存儲有多組維納濾波系數(shù)，按照對應(yīng)的濾波方法對得到的原始的含噪頻域信道進(jìn)行維納濾波，得到多組經(jīng)過降噪的頻域信道； 所述信道分析選擇器選擇多組經(jīng)過降噪的頻域信道響應(yīng)中，與所述信令頻域信道響應(yīng)最為接近的那ー組作為最佳頻域信道輸出供后續(xù)數(shù)據(jù)接收階段使用。
全文摘要
本發(fā)明提出一種應(yīng)用于無線局域網(wǎng)多載波模式的低復(fù)雜度信道降噪方法及其裝置。本發(fā)明通過利用多載波模式幀結(jié)構(gòu)中已知的長訓(xùn)練序列部分和高度保護(hù)的信令部分來選擇出最佳的信道頻域脈沖響應(yīng)，以很低的復(fù)雜度代價保證了接收機(jī)在各種時延擴(kuò)展的環(huán)境下都能夠擁有較好的工作門限。本發(fā)明提出的解決方法不需要對時域信道響應(yīng)進(jìn)行檢測，而是利用事先設(shè)置好的維納濾波系數(shù)直接對含噪聲的頻域信道進(jìn)行降噪，其中必定會有一個相對最佳的頻域信道響應(yīng)，這個時候利用后續(xù)接收到的高保護(hù)信令序列部分計算出信令部分的頻域信道來選擇出那個相對最佳的，選擇的準(zhǔn)則可以是均方誤差最小化準(zhǔn)則。
文檔編號H04L27/26GK102664850SQ20121010944
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張赟 申請人:豪威科技(上海)有限公司