SC-FDE系统的频域均衡器设计

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单载波频域均衡(SC-FDE)技术的研究的开题报告

单载波频域均衡(SC-FDE)技术的研究的开题报告一、选题背景在无线通信系统中，无论是在室内还是户外，信道的复杂性使得无线信号的传输难以保持稳定和准确。

单载波频域均衡技术(SC-FDE)作为一种流行的数字信号处理技术，可以显著提高无线通信信号的传输质量和可靠性，在过去几年中得到了广泛的应用。

本文的主要目的是探究SC-FDE技术的原理、性能和应用，以及如何优化其性能。

二、研究意义现今，几乎所有的无线通信系统都依靠数字信号处理技术进行信号调制、解调和信道均衡。

而SC-FDE正是其中重要的一种技术，它对于下一代移动通信，如5G和物联网产生了重要的影响。

此外，本文所研究的技术可以有效地提高传输速度和数据容量，减少误码率和传输延迟，为无线通信质量和可靠性的提升做出了重要贡献，因此任何对于该技术的研究都将具有重要的学术和实际意义。

三、研究内容本文的主要研究内容包括以下几个方面：1. 单载波频域均衡(SC-FDE)的原理和性质，包括发展历程、关键技术、SC-FDE 模型和基本原理等。

2. SC-FDE性能的分析与验证，包括误码率、信噪比、多径时延和频域均衡等方面的性能，采用MATLAB和Simulink软件对其进行建模、仿真和实现。

3. SC-FDE的应用，包括其在不同系统和技术领域的应用，如OFDM、MUD和STBC。

4. SC-FDE的优化和进一步的研究，包括主要缺点和面临的挑战以及未来发展趋势的分析。

四、研究方法及步骤本文将采用文献研究和模拟实验相结合的方法进行，具体步骤如下：1. 对单载波频域均衡(SC-FDE)的文献资料进行概要归纳和综合分析；2. 利用MATLAB和Simulink软件对SC-FDE进行建模、仿真和实现，以验证其性能和应用；3. 对SC-FDE的应用场景和关键技术进行全面的调研和深入研究，归纳和总结其优势和不足；4. 对已有的研究成果和相关文献进行综合分析和总结，找出未来研究方向和发展趋势。

SC_FDE系统信道估计与频域均衡算法研究与仿真

时使系统的传输效率降低, 因而 UW 长度应该折中选择;
采用多块 UW 模式可以对信道进行多次估计[2] , 然后取平
均值得到信道参数, 这样同样需要在信道估计性能和传输
效率上做出选择。
2. 2 基于辅助数据块的 SC2FDE 系统信道估计
对比 SC2FDE 与 OFDM, 由于 SC2FDE 是在时域完成
2 信道估计
SC2FDE 系统的良好性能依赖于接收端信道参数的
准确估计。
根据处理域的不同, 信道估计可以分为时域估计和频
域估计。SC2FDE 一般采用频域估计的方法。在移动性
较强的环境中, SC2FDE 系统的信道估计一般是通过在信
号中插入已知的辅助数据来进行的。目前主要有 2 种插
入辅助数据的设计方案: ( 1) 可以利用每一个传输块的
UW 作为辅助数据, 不需要额外的开销, 传输效率较高, 但
是估计精度不够; (2)为了解决估计精度问题, 可以将一部
分传输块替换成专门用于信道估计的已知辅助数据块, 牺
牲一定的传输效率来提高估计的精度, 这是一种 SC2FDE
常用的估计算法。
2. 1 利用 UW 进行 SC2FDE 系统信道估计
该算法[ 1] 采用多 U W 模式(以 2 个为例) 。设 M 为一
噪声对估计精度的影响, 可以将 H acq ( k) 通过 IDFT 转换
) 18 )
中国科技核心期刊
2009 年 7 月第 28 卷第 7 期
到时域, 将 L 长度以外的信道冲击响应置 0, 然后通过 ID2 FT 变回频域来减少噪声项, 得到降噪后的信道冲击响应的估计值。 2. 2. 2 信道跟踪
ri( n) = L- 1

单载波频域均衡技术的研究概述

致谢
感谢辛勤培育自己的母校———南京邮电大学，感谢各位老师的帮助，感谢老师的指导，我一定会在以后的日子里刻苦奋斗，回报社会，为校争光！
结论
在仿真部分中得到了接收端星座图以及SNR与BER的关系图。证明了均衡系统起到了很好的效果，在低信噪比与高信噪比时会呈现不同的性能，主要是由其将噪提高，具体如下两图：
仿真结果
展望
最后论述了SC-FDE技术的一些发展方向，介绍了SCFDE与其他技术结合运用的未来前景，主要有 1、SC-FDE+MIMO，对信道容量有提升，以及抗多径干扰特性更强。 2、SC-FDE+OFDM，可以将运算模块集成到基站，降低成本。
SC-FDE系统图
保护间隔(循环前缀)可以防止符号间干扰，然后通过FFT转换到频域进行均衡，之后通过 IFFT转回时域。
论文工作
1、对无线通信的发展历史进行了简单介绍，论述了一些背景知识。 2、对SC-FDE技术的各个部分进行了研究，进一步论述SCFDE技术。 3、进行了仿真并得出结论。
SC-FDE（单载波频域均衡技术）简介
SC-FDE技术是宽带无线传输中对抗多径效应的一种有效方法。与时域均衡相对应，它通过可调网络的频率特性来补偿实际信道的幅频特性及相频特性的畸变。 SC-FDE同以往的传输技术相比，主要有以下优点：
SC-FDE技术优点：
1、有效对抗频率选择性衰落 2、同时域均衡比，滤波器复杂度低，降低设备复杂度 3、峰值均值比（PAPR）较小，减小了失真

改进的SC-—FDE块迭代判决反馈均衡器

ＴｓＭＮＧ麓
嘲鞠熬磺
铲１ｔｅｏ蛙ｎｑｉｎｔｅｒｉｎＨ
【本文献信息】赵宇韬，李广军，林水生，等．改进的ＳＣ— ＦＤＥ块迭代判决反馈均衡器［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（１５）
ｓｕｉｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｈｉｇｈｅｒｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓ．
１系统模别在于ＯＦＤＭ
的ＩＤＦＴ的位置位于发送端，调制和判决均在频域完成，而
传输（ＳＣ — ＦＤＥ）系统近年来得到广泛关注，其克服了
ＯＦＤＭ系统中的上述缺点，相对于ＯＦＤＭ更适用于载波
ｋｎｏｗｎｎａｔｕｒｅｏｆＵＷ．ａｄｅｃｉｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＵＷｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ．ｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ —
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｓｉｎｇｌｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｕｅｑｎｃｙｄｏｍａｉｎｅｕａｑｌｉｚａｔｉｏｎ；ＵＷ；ｉｔｅｒａｔｉｖｅｂｌｏｃｋｄｅｃｉｓｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ

放大转发协作分布式STBC-SC-FDE系统的频率域信道估计与均衡

放大转发协作分布式STBC-SC-FDE系统的频率域信道估计与均衡王永川;陈自力【摘要】Frequency domain channel estimation and equalization were studied for D-STBC-SC-FDE systems with am-plify-and-forward relaying over frequency-selective fading channels, and a training-based least-squares channel esti-mation algorithm was proposed. The proposed algorithm can estimate simultaneously both the direct channel S→D and the cascaded channel S→R→D at destination terminal assisted by Chu sequences, and can achieve the minimum mean square error. Monte Carlo simulation results confirm the proposed algorithm is correct and the available channel transmitting power allocation strategy affects the performance of channel estimation and equalization to a certain ex-tent.% 针对单中继放大转发协作D-STBC-SC-FDE系统,研究了频率选择性衰落信道的频率域估计与均衡,给出了一种基于训练的最小二乘信道估计算法.该算法在Chu序列的辅助下,可在目的端同时估计直接信道S→D和级联信道S→R→D,算法可达最小均方误差.Monte Carlo仿真验证了算法的正确性,仿真结果也表明,信道的估计与均衡性能很大程度上受信道可用发送功率分配方案的影响.【期刊名称】《通信学报》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】7页(P99-104,110)【关键词】信道估计;信道均衡;分布式STBC;SC-FDE;放大转发【作者】王永川;陈自力【作者单位】军械工程学院无人机工程系，河北石家庄 050003;军械工程学院无人机工程系，河北石家庄 050003【正文语种】中文【中图分类】TN911.251 引言单载波频域均衡（SC-FDE）和正交频分复用（OFDM）具有相似的结构和性能，但SC-FDE克服了OFDM的频偏敏感、高峰均功率比的不足，非常适合于高速宽带数据传输[1]。

一种新型单载波频域均衡系统设计及实现

0 引言随着移动无线视频传输的发展，用户对传输速率的要求越来越高。

带宽的增加必然引起无线传播过程中的多径问题，来自各个不同反射径的信号干扰正常信号的接收。

研究结果表明，传输的带宽越大，符号周期越小，无线传播过程中的多径问题越严重。

目前，解决多径问题的技术主要有正交频分复用（OFDM）技术和单载波频域均衡均衡技术（SC-FDE）。

其中，OFDM技术本质上隶属于多载波技术，它利用正交子载波并行传输技术将每一路传输速率降低以解决多径问题，但其多载波的本质导致其在发射时会发生多载波幅度叠加，导致瞬时发射功率的巨大波动，引起发射信号峰均比（信号最大功率和平均功率的比值）过大，这将大大降低功放效率，增加功耗。

而单载波频域均衡技术在调制前对调制符号序列进行线性处理，有效降低了发射信号的峰均比，逐渐得到业界的重视和青睐。

但其也存在着信道时变能力弱（抗多普勒效应），即信道移动性的问题。

针对上述的信道移动性问题，本文提出了一种改进的单载波频域均衡系统，可解决信道移动性问题，保证信道跟踪速度和跟踪精度。

1 单载波频域均衡技术单载波频域均衡系统原理如图1所示。

在发送端通过将数据映射后形成帧结构，并在每个帧之间插入循环前缀的方法来最大限度地消除符号之间的干扰，进入数模变换模块将数字信号转化为模拟信号，进入无线信道传输。

在接收端，利用模数变换模块将接收的模拟信号转化为数字信号，移除循环前缀，通过执行快速傅里叶变换（FFT）和快速傅里叶逆变换（IFFT）运算后，完成逆映射后，解析出原始数据完成信号接收。

图1 单载波频域均衡系统原理图单载波频域均衡技术作为离散傅里叶变换扩展正交频分复用（DFTS-OFDM）的一种特殊情况，与传统的OFDM技术相比，具有相同的多径解决能力，但其有效的降低了发射信号的峰均比，如图2所示。

与OFDM相比，SC-FDE的峰均比明显低。

在16QAM调制时，SC-FDE的峰均比也只是稍微增加，而在OFDM情况下，峰均比基本与调制方式无关，这是因为OFDM 信号是大量的独立调制子载波的和，瞬时功率近似于指数分布，而与每个子载波的调制方式无关。

SC_FDE通信系统中关键技术的研究与实现

系统仿真参数如下 : 64 点 Chu 序列 UW 信号 ,256 点数据信号 , FFT 运算点数为 256 点 ,16QAM 符号映射 ,采用 ZF 均衡算法。仿真模型中 ,本文选用的是 SUI23 信道。仿真结果及分析如图 4 所示。
图 3 双滑动窗口符号能量检测算法
图 3 表示了双滑动窗口符号同步算法的流程。假设两个窗口是相对静止的 ,当没有信号到达时 ,窗口中都是噪声 ,能量相当 ;当有信号开始到达的初始时刻 ,A 窗口中的能量增加 ,而 B 窗口由于还没有信号到达 ,能量没有增长 ,此时 M ( n) 的值开始上升 ; 而当信号到达 B 窗口之后 ,两个窗口的能量值又变得相当 , M ( n) 又回复到较小的值 , 即可以通过 M ( n) 这样一个变化过程来进行信道到达检测。
∑ ∑ M ( n) =
· y
3 n-
m
yn- m
=
{ yn- m { 2 (1)
m=0
m=0
其中 L 是滑动窗口长度 , M ( n) 则为接收信号能量
在窗口长度内的积累。
但是这种方法有个缺陷 ,即它对信号是否开始
的判决阈值是由接收信号的能量决定的。当接收信
号随机 , 能量不稳定时 , 判决阈值也要随着进行调
由于传统时域均衡的复杂度是随着最大多径时
延扩展增加而快速上升的 ,均衡器成了制约单载波
系统性能提高的“瓶颈”。因此 ,IEEE 802. 16 标准提
出单载波频域均衡。
频域均衡的基本思想是利用可调滤波器的频率
特性去补偿基带系统的频率特性 ,使包括可调滤波器
在内的基带系统的总特性满足无失真传输的要求。
Abstract : This paper researches the frequency domain equalization and synchronization that are applied in the SC2FDE2based communication systems. The Zero2forcing ( ZF) algorithm for the SC2FDE system is implemented with the ADS development tool . The simulation results show that the data through the SUI23 wireless channel can be well recovered. A SC2FDE system based on TMS320C6713 is proposed , and the audio data is transmitted through EDMA ,which proved the SC2FDE system is realizable. Key words : SC ; FDE ; synchronization ; EDMA

宽带短波信道单载波频域均衡归一化频域LMS算法频域滑动FFT信道估计硕士论文

短波宽带数据传输中单载波频域均衡技术研究通信与信息系统， 2011，硕士【摘要】众所周知,短波通信广泛应用于军事、航空等领域。

然而,短波信道传输环境十分恶劣,必须采用性能良好的信道均衡技术消除码间干扰。

随着短波通信传输速率提高,单载波频域均衡技术(SC-FDE)以其良好的抗多径能力和较低计算复杂度而逐渐引起人们的注意。

针对宽带短波通信的特点,建立了一个较为完整的单载波频域均衡仿真系统,并给出了各个部分算法的性能分析。

论文分析了现有的一些帧同步算法,并选择出最好的算法应用于系统中,获得了准确的帧起始位置。

论文对已有的频域均衡算法做了改进,得出一种收敛速度更快的归一化频域LMS算法,并对其收敛速度和误码性能进行了仿真。

提出了一种具有针对性的频域滑动初始信道估计方法,提高了传输效率。

最后给出了发射和接收端结构,在此基础上对整个系统进行了仿真和性能分析。

最后,回顾了本文的主要内容,并且针对文章的理论分析和仿真结果,结合研究中遇到的问题,指出了论文的不足和今后改进的建议。

更多还原【Abstract】 As is known, high-frequency communication iswidely applied in the domains of military and navigation etc. However, the harshness of HF-channel environment makes necessitate adopting an equalizer of excellent performance toeliminate severe inter-symbol interference. Single-Carrier Frequency Domain Equalization has gradually attracted people’s attention for its good property of anti-multipath and lower computational complexity.In accordance with the characteristics of wide band HF communication,... 更多还原【关键词】宽带短波信道；单载波频域均衡；归一化频域LMS算法；频域滑动FFT；信道估计；【Key words】Wide Band HF Channel；SC-FDE；Normalized Frequency Domain；LMS Algorithm；Sliding FFT in Frequency domain；Channel Estimation；摘要3-4Abstract 4第一章绪论7-111.1 论文研究的背景和意义7-81.2 研究现状8-111.2.1 短波宽带数据传输研究现状81.2.2 单载波频域均衡技术的研究现状8-101.2.3 论文主要内容及结构安排10-11第二章短波宽带通信中的自适应均衡技术11-232.1 短波宽带信道模型11-152.1.1 短波信道传输特性11-132.1.2 短波基带数据传输13-142.1.3 短波宽带信道模型14-152.2 均衡器15-192.2.1 均衡器的结构和种类162.2.2 线性横向均衡器16-182.2.3 判决反馈均衡器18-192.3 均衡算法19-232.3.1 LMS 类算法19-202.3.2 RLS 类算法20-23第三章单载波频域均衡系统23-313.1 单载波频域均衡系统原理23-253.1.1 SC-FDE 系统模型23-243.1.2 数学描述24-253.2 数据信号帧格式25-263.3 频域均衡算法26-313.3.1 频域均衡算法准则26-283.3.2 LMS 频域信道估计算法28-293.3.3 频域RLS 算法29-31第四章单载波频域均衡系统算法分析与仿真31-504.1 短波信道仿真31-324.2 发送端设计32-384.2.1 单载波频域均衡系统的帧结构32-344.2.2 前导序列（TS）的选择34-354.2.3 调制类型和星座映射35-364.2.4 成形与匹配滤波器36-384.3 单载波频域均衡系统接收端设计38-454.3.1 帧到达检测和符号同步38-414.3.2 归一化频域LMS 算法41-424.3.3 频域均衡42-444.3.4 频域滑动信道估计方法44-454.4 单载波频域均衡系统仿真45-484.4.1 系统仿真参数45-474.4.2 发送端结构47-484.4.3 接收端结构484.5 仿真结果及分析48-50结束语50-51致谢51-52参考文献52-54。

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摘
要：介绍了频域均衡单载波（ｃＦＥ系统的特点和工作原理基础上，出了几种适合于Ｓ－ＤＥ系统的频在ｓ＿Ｄ）提ＣＦ
域均衡器结构：迫零均衡器、小均方误差均衡器、小二乘均衡器、小均方误差一决反馈均衡器、域自适应均最最最判频衡器以及采用ＯＦＭ信号处理方式的自适应均衡器．别在Ｓ－Ｄ分ＵＩ３和Ｓ－信道条件下通过ＭａｌＵＩ５ｔｂ平台上的性ａ能仿真对提出的几种均衡器进行了比较，出了一些有实际意义的结论．得
Ｖ０３ｏ６Ｎ＿４Ｎ．ｌ
ＯＶ．２００７
Ｓ－ＤＥ系统的频域均衡器设计ＣＦ
唐金花，陈晨，陈文正，陈偕雄
（．金华职业技术学院信息工程学院，１浙江金华３１１；．浙江大学信息与电子工程系，２０７２浙江杭州３０２）１０８
ｔｍｒｏｏｓｄ，ｓｃｓｚｒｏｃｎｑｕｌｚｒ，ｍｉｍｕｍｅｎｓａｅｅｒｒｅｕａｉｅｅａｅｐｒｐｅｕｈａｅｏｆｒｉｇｅａｉｅｎｉｍａｑｕｒｒｏｑｌｚｒ，ｌａｔｓａｅｅｕａｉｅ，ｒｉ — ｅｓｑｕｒｑｌｒａｎｚｉｕｅｎｓｕａｅｅｒｒｄｅｉｉｎｆｅａｋｅａｉｅｒｄｐｔｖｅｆｅｅｙｄｍｍｍａｑｒｒｏ－ｃｓｏｅｄｂｃｑｕｌｚ，ａａｉｒｑｕｎｃｏｍａｉｑｌｚｒａｄｐｔｖｅｅａｉｅｉｈｎｅｕａｉｅｎｄａａｉｑｕｌｚｒｗｔｔｅｓｇｎｌｐｒｃｓｉｇｍｅｈＦＤＭ．ＦｕｒｈｅｍｏｒｈｉａｏｅｓｎｔｏｄｂｙＯｔｒｅ，ｂｙｕｓｎｇｐｅｆｒａｃｉｕａｉｓｏａｌｂｐｌｔｏｒｕｉｒｏｍｎｅｓｍｌｔｏｎｎＭｔａａｆｍｎｄｅｒＳＵＩ３ａ－ｎｄＳＵＩ５ｈａｅｓｒｓｃｉｅｙ，ｔｏｓｑｌｅｓｒｏｐａｅｎｄｓｍｅｍｅｎｉｇｆｃｃｕｉｈｖｅｂｅｎ－ｃｎｎｌｅｐｅｔｖｌｈｅｅｕａｉｒａｅｃｍｚｒｄａｏａｎｕｌｏｎｌｓｏｎｓａｅｍａｅｄ．
ｉｅＳ－ＤＥ）ｓｓｅ，ｓｖｒｌｉｄｆｅｕｌｅｔｕｔｒｎｆｅｕｎｙｄｍａｎｗｈｃｒｕｔｂｅｆｒＳＦＤＥｓｓｚｒ（ＣＦｙｔｍｅｅａｋｎｓｏｑａｉｒｓｒｃｕｅｉｒｑｅｃｏｉｉｈａｅｓｉｌｏＣ— ｚａｙ —
（６）：４０～６３６４Ａｂｓｒｃ：Ｈａｉｇｉｒｄｕｅｈｅｄｓｉｇｕｉｈｎｅｔｅａｄｍｅｈａｉｍｆｓｎｅｃｒｉｒｗｉｈｆｅｅｙｄｔａｔｖｎｎｔｏｃｄｔｉｔｎｓｉｇｆａｕｒｎｃｎｓｏｉｇｌ－ａｒｅｔｒｑｕｎｃｏｍａｎｅｕａ— ｉｑｌ
关键词：ｃＦＥ；均衡器；ＢＧ４Ｓ＿Ｄ３／Ｇ中图分类号：Ｎ９４３Ｔ１．文献标识码：Ａ文章编号：０８４７２０）６６０４１０ —９９（０７０ — ４ —０
ＴＡＮＧｉ－ｕＪｎｈａ，ＣＨＥＣｈｎＮｅ，ＣＨＥＷｅ－ｈｎＮｎｚｅｇ，ＣＨＥＮｅｘｏｇ１ＩｆｒｔｏｇｎｅｉｇＣｏｌｇ，Ｘｉｉｎ（．ｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｒｎｌｅｅ－ＪｉｈａＣｏｌｇｅｏｏｓｉｎａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｊｉｈａ３ｉ１ｉａ；２ｎｕｌｅｆＰｒｆｅｓｎｃｎｌｇｏｎｕ２０７Ｃｈｎ．ＤｅａｔｎｆＩｆｒｔｎａｄＥｌｃｐｒｍｅｔｏｎｏｍａｉｎｅ— ｏ
维普资讯 http://www.来自第３第６期４卷
２００７年ｌ月１
浙江大学学报（学版）理ＪｕｎｔｏｈｊｎｒｖｒｉｕＳｉｃｄｔｎｏｒａｐ：／ｅｗ．ｏｎｅ．ｔ（ｃｎｅＥｉｉ）／ｉｊｕｉｌｓｙｅｅｃ／ｃｈｌｆｗｗａｇＵｎａｓｚ．ｄ．ｎｓｉｏｔＺｊｕ
ｔｏｉＥｎｉｅｒｎｒｎｃｇｎｅｉｇ，ＺｈｊａｇＵｎｖｒｉｅｉｎｉｅｓｔｙ，Ｈａｇｈｕ３０２，Ｃｉａｎｚｏ０８ｈｎ）１
ＥｕｌｅｅｉｅｕｎｙｄｍｉｏＣＦＥｓｓｍ．ｏｒａｏｈｊｎｉｅｓｙＳｉｃｄｔｎ，２０，４ｑａｚｒｓｎｉｆｑｅｃｏａｎｆＳ — ＤｙｔＪｕｎｌｆＺｅｉｇＵｎｖｒｉ（ｃｅｅＥｉｏ）０７３ｉｄｇｎｒｅａｔｎｉ