CN112994737A - 一种rake与mmse协同的解扩传输方法 - Google Patents

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Abstract

一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法,本发明涉及无线通信技术领域，是为了提升扩频信号通过频率选择性信道的误码特性,本发明提出一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法。对于直接序列扩频信号通过频率选择性信道，在接收机处对接收信号进行RAKE同步解扩后采用MMSE均衡，利用导频序列估计扩频‑解扩等效信道响应，利用等效信道响应修正导频后的数据块，完成对扩频信号的解扩均衡。本发明能够修正等效窄带信道的频率响应，提升扩频信号接收信号质量，改善接收信号误码率情况。

Description

一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及RAKE与MMSE协同的解扩传输技术。
背景技术
扩频通信技术是一种具有优良抗干扰性能的技术，具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力；选择性寻址能力强，可以用码分多址的方式组成多址通信网；保密性能好；频谱密度低，具有低的截获概率。
扩频信号通过具有时频选择性的信道时，由于一般的扩频信号信噪比(SNR)为负值，不能直接进行信道均衡，只能通过RAKE接收机接收提高信号质量。
发明内容
本发明的目的主要是为了提升扩频信号通过频率选择性信道的误码特性，从而提供一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法。
一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其信号发射过程包括以下步骤：
步骤一、信源产生导频序列与信息数据，共同组成发送数据分组；
步骤二、将步骤一获得的发送数据分组通过调制器进行数字基带调制，得到经过调制的I/Q数据；
步骤三、扩频码发生器产生扩频序列；
步骤四、将步骤二获得的I/Q调制数据利用步骤三获得的扩频序列进行扩频运算，得到扩频后码序列；
步骤五、将步骤四获得的扩频后码序列经过发射机混频、功放后、通过天线发射到无线信道；
其信号接收过程包括以下步骤：
步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，N个RAKE接收机经过混频、滤波、采样后获得接收信号分组；N为正整数；
步骤七、各RAKE接收机将步骤六获得的接收信号分组进行同步、解扩，得到解扩的I/Q数据分组；
步骤八、对步骤七获得的解扩的I/Q数据分组进行均衡，获得的均衡后数据块序列；
在收到RAKE接收机的同步控制信号时，开始将步骤七获得的解扩的I/Q数据分组的导频序列部分进行MMSE均衡，得到扩频解扩等效信道的信道响应及均衡器系数，利用所得均衡器系数修正导频序列后的数据块序列，得到经过均衡的数据块序列，之后向每个RAKE解扩通道输出扩频码相位调整控制信号。当收到RAKE接收机的失步控制信号时，暂停均衡；
步骤九、将步骤八获得的均衡后数据块序列进行解调，得到接收信号的解调结果，完成一次RAKE与MMSE协同的解扩传输。
本发明获得的有益效果：本发明提出一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法。对于直接序列扩频信号通过频率选择性信道，在接收机处对接收信号进行RAKE同步解扩后采用MMSE均衡，利用导频序列估计扩频-解扩等效信道响应，利用等效信道响应修正导频后的数据块，完成对扩频信号的解扩均衡。该方法可以修正等效窄带信道的频率响应，提升扩频信号接收信号质量，改善接收信号误码率情况。
附图说明
图1是本发明的发射机接收机流程框图
图2是本发明的RAKE接收机解扩结构框图
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本发明的信号接收流程具体实施方式，一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其信号发送过程：
步骤一、信源产生待发送的导频序列与信息数据，组成发送数据分组；
步骤二、将步骤一获得的发送数据分组通过调制器进行数字基带调制，其采用的调制方式为QPSK调制，得到经过调制的I/Q数据，本发明对于各种调制方式均兼容，本实施方式以QPSK方式为例；
步骤三、扩频码发生器产生扩频序列，这里采用的扩频码是移位寄存器产生的长度为7的m序列，本发明对于各种扩频序列均兼容，本实施方式以长度为7的m序列为例；
步骤四、将步骤二获得的调制数据利用步骤三获得的扩频序列进行扩频运算，即将待发送比特数据与扩频序列进行模2加运算，得到扩频后的复合码序列；
步骤五、将步骤四获得的扩频后码序列经过发射机混频、功放、天线发射到信道中；
其信号接收过程：
步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，接收机经过混频、滤波、采样后获得接收信号；
步骤七、将步骤六获得的接收信号通过RAKE接收机解扩处理，得到解扩后的信号，RAKE接收机解扩结构框图如图2所示，具体方法为：各RAKE接收机结构相同。首先，各RAKE接收机对各自接收信号进行扩频码的同步捕获，完成同步捕获后，同步模式切换为同步跟踪。当RAKE接收机收到均衡模块返回的扩频码序列调整控制信号时，进行一次同步跟踪，调整扩频码序列相位。完成同步后，RAKE接收机向MMSE均衡模块发送同步控制信号；发生失步时，向MMSE均衡模块发送失步控制信号。之后，各RAKE接收机用同步跟踪得到的本地参考扩频码解扩接收信号，得到解扩信号分组。最后，各RAKE接收机的解扩信号分组进行同步合并，合并方式为最大比合并，得到完成解扩的I/Q数据分组。
步骤八、收到RAKE接收机的同步控制信号时，将步骤七获得的解扩后的信号序列中的导频部分进行MMSE均衡，估计出等效信道响应，得到均衡器系数，使用均衡器系数修正解扩后的数据块序列，得到均衡后的信号；当收到RAKE接收机的失步控制信号时，暂停均衡。均衡过程具体方法为：首先，对于解扩的接收导频序列y与发送导频序列am，进行MMSE均衡，得到扩频解扩等效信道的K阶均衡器系数wn，其计算方法为：
Figure BDA0002941449480000031
Ry(n-k)＝E[y*(mTc-nτ)y(mTc-kτ)]
Ray(k)＝E[y(mTc-kτ)am *]
其中，y(mT)与am为在t＝mT时刻接收的导频序列与发送符号，y*为接收序列的共轭，Ry、Ray为接收信号的自相关矩阵与互相关向量，抽头延时τ取τ＝Tc。之后，将解扩的接收导频序列之后的数据块序列通过均衡器，得到均衡修正后的数据块信号，之后向每个RAKE解扩通道输出扩频码序列调整控制信号；
步骤九、将步骤八获得的均衡后数据块序列进行QPSK解调，得到接收信号的解调结果。
本发明提出一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法。对于直接序列扩频信号通过频率选择性信道，在接收机处对接收信号进行RAKE同步解扩后采用MMSE均衡，利用导频序列估计扩频-解扩等效信道响应，利用等效信道响应修正导频后的数据块，完成对扩频信号的解扩均衡。该方法可以修正等效窄带信道的频率响应，提升扩频信号接收信号质量，改善接收信号误码率情况。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其特征是：其信号发射过程包括以下步骤：
步骤一、信源产生导频序列与信息数据，共同组成发送数据分组；
步骤二、将步骤一获得的发送数据分组通过调制器进行数字基带调制，得到经过调制的I/Q数据；
步骤三、扩频码发生器产生扩频序列；
步骤四、将步骤二获得的I/Q调制数据利用步骤三获得的扩频序列进行扩频运算，得到扩频后码序列；
步骤五、将步骤四获得的扩频后码序列经过发射机混频、功放后、通过天线发射到无线信道；
其信号接收过程包括以下步骤：
步骤六、信号通过信道的传输到达接收端，N个RAKE接收机经过混频、滤波、采样后获得接收信号分组；N为正整数；
步骤七、各RAKE接收机将步骤六获得的接收信号分组进行同步、解扩，得到解扩的I/Q数据分组；
步骤八、对步骤七获得的解扩的I/Q数据分组进行均衡，获得的均衡后数据块序列；
在收到RAKE接收机的同步控制信号时，开始将步骤七获得的解扩的I/Q数据分组的导频序列部分进行MMSE均衡，得到扩频解扩等效信道的信道响应及均衡器系数，利用所得均衡器系数修正导频序列后的数据块序列，得到经过均衡的数据块序列，之后向每个RAKE解扩通道输出扩频码相位调整控制信号，当收到RAKE接收机的失步控制信号时，暂停均衡；
步骤九、将步骤八获得的均衡后数据块序列进行解调，得到接收信号的解调结果，完成一次RAKE与MMSE协同的解扩传输。
2.根据权利要求1所述的一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其特征在于步骤七中，各RAKE接收机结构相同。
3.根据权利要求2所述的一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其特征在于步骤七中，各RAKE接收机将步骤六获得的接收信号分组进行同步、解扩，得到解扩的I/Q数据分组，其具体方法为：首先，各RAKE接收机对各自接收信号进行扩频码的同步捕获，完成同步捕获后，同步模式切换为同步跟踪，当RAKE接收机收到均衡模块返回的扩频码相位调整控制信号时，进行一次同步跟踪，调整扩频码序列相位，完成同步后，RAKE接收机向MMSE均衡模块发送同步控制信号；发生失步时，向MMSE均衡模块发送失步控制信号，之后，各RAKE接收机用同步跟踪得到的本地参考扩频码解扩接收信号，得到解扩信号分组，最后，各RAKE接收机的解扩信号分组进行同步合并，合并方式为最大比合并，得到完成解扩的I/Q数据分组。
4.根据权利要求1所述的一种RAKE与MMSE协同的解扩传输方法，其特征在于步骤八中，对步骤七获得的解扩的I/Q数据分组进行均衡，获得的均衡后数据块序列，其具体方法为：在收到RAKE接收机的同步控制信号时，开始将步骤七获得的解扩的I/Q数据分组的导频序列部分进行MMSE均衡，得到扩频解扩等效信道的信道响应及均衡器系数，利用所得均衡器系数修正导频序列后的数据块序列，得到经过均衡的数据块序列，之后向每个RAKE解扩通道输出扩频码相位调整控制信号；当收到RAKE接收机的失步控制信号时，暂停均衡。
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