SC-FDE系统中信道估计和均衡算法的研究和实现

雷一昇

（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

0 引言

单载波频域均衡（Single Carrier-Frequency Domain Equalization，SC-FDE）技术克服了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术的峰均功率比高、对载波频率偏移和相位噪声敏感的缺陷，且同时具备了正交频分复用技术频谱利用率高、对抗码间串扰能力强和带宽扩展性好的优势，已经成为下一代移动通信系统的关键技术[1]。与一般的时域均衡不同，SC-FDE 在均衡时必须获得各子信道衰落因子的幅度和相位信息，因此信道估计和均衡算法一直是该技术的研究重点之一。信道估计通常采用离散傅立叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）插值算法获取，该算法在结构上比较复杂，计算量也相对较大。针对该问题，本文采用格雷互补序列作为信道估计训练序列，该序列相关电路结构比较简单，有利于工程实现，并且大幅降低了运算复杂度和处理时延。结合最小均方误差（Minimum Mean Square Error，MMSE）均衡算法对均衡估计参数计算步骤进行详细推导，最后对时域滤波的原理进行了说明和仿真验证。

1 信道估计算法原理

SC-FDE 均衡技术有效地结合了OFDM 和单载波传输的优点[2]。在OFDM 系统中，通过引入循环前缀（Cyclic Prefix，CP）作为保护间隔来消除子载波之间的干扰[3]。而在SC-FDE 系统中，它的帧结构有两种方案：一种是帧结构中采用CP 的SC-FDE 系统，CP 的产生及插入与OFDM 系统一致；另外一种是在帧结构中插入独特字（Unique Word，UW），相比于传统的CP 序列，UW 序列是可以选择的序列，且在传输过程中序列一直不变，因此可以通过UW 序列完成相偏、频偏和信噪比等参数估计[4]。本文采用UW 序列构造帧结构，具体数据帧结构如图1所示。……