微波通信數據傳輸方法及裝置的製作方法

2023-07-24 01:13:51

專利名稱：微波通信數據傳輸方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種微波通信數據傳輸方法及裝置。
背景技術：
數字微波通信是一種在傳輸中採用數位訊號處理技術，利用微波頻率實現信息傳輸的通信手段。在數位訊號處理技術的發展的基礎上，為了提高系統數字微波通信系統的容量，高階正交幅度調製(Quadrature Amplitude Modulation，簡稱為QAM)調製Q56QAM 甚至512QAM或更高)應用於數字微波系統中，由此對數字微波通信系統的傳輸速率以及可靠性和穩定性要求較高。雖然微波通信系統為點對點的視距通信，其無線信道環境相對於移動通信系統要好，但其仍無法避免無線信道中衰落，噪聲，幹擾和多徑效應的影響。為應對無線信道中多徑效應的引起的ISiantersymbol Interference，符號間幹擾)對接收信號在頻域造成頻率選擇性衰落，時域造成符號的擴展，從而引起接收信號嚴重的幅度和相位失真，現在的數字微波通信系統中，在接收端大多數採用盲均衡技術。在低階調製和微波信道較好的情況下，盲均衡技術可以比較有效地消除ISI，但當微波信道條件惡化時，無法適應高階QAM調製的性能要求。針對相關技術中，微波通信數據傳輸方法效率比較低且可靠性比較差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種微波通信數據傳輸方法及裝置，以至少解決相關技術中微波通信數據傳輸可靠性比較差及穩定性比較低的問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種微波通信數據傳輸方法。根據本發明的微波通信數據傳輸方法包括使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，其中，訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數；在同步操作後， 進行數據傳輸。進一步地，訓練序列由擾碼器產生的偽隨機序列進行正交相移鍵控QPSK調製得到。進一步地，使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步包括使用訓練幀進行訓練幀幀體的載波頻偏估計。進一步地，上述方法還包括使用訓練幀進行自適應均衡器的收斂。進一步地，使用訓練幀進行自適應均衡器的收斂包括將訓練幀幀體按照訓練序列的長度L對應位置的符號進行求和得到第一序列；將第一序列與N相除得到第二序列，其中，第二序列長度為L ；使用第二序列、訓練幀前導和系統能力協商消息進行自適應均衡器的均衡。
進一步地，L滿足預定條件，其中，預定條件為L大於訓練幀前導的差分階數且L 與2的冪次方的差的絕對值小於預定值。為了實現上述目的，根據本發明的另一個方面，提供了一種微波通信數據傳輸裝置。根據本發明的微波通信數據傳輸裝置包括同步模塊，用於使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，其中，訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數； 傳輸模塊，用於在同步操作後，進行數據傳輸。進一步地，同步模塊包括載波頻偏估計模塊，用於使用訓練幀進行訓練幀幀體的載波頻偏估計。進一步地，上述裝置還包括收斂模塊，用於使用訓練幀進行自適應均衡器的收斂操作。進一步地，收斂模塊包括第一處理模塊，用於將訓練幀幀體按照訓練序列的長度 L對應位置的符號進行求和得到第一序列；第二處理模塊，用於將第一序列與N相除得到第二序列，其中，第二序列長度為L ；均衡器收斂模塊，用於使用第二序列、訓練幀前導和系統能力協商消息進行自適應均衡器的收斂操作。通過本發明，採用訓練幀進行微波通信節點的同步，訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數，在同步操作後，進行數據傳輸，克服了相關技術中微波通信數據傳輸方法效率比較低且可靠性比較差的問題，提高了同步訓練幀幀體頻偏估計誤差的精度，並提高了微波通信數據傳輸方法效率及可靠性。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的微波通信數據傳輸方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的數字微波通信系統中的訓練幀示意圖；圖3是根據本發明實施例的數字微波通信系統中的訓練幀結構示意圖；圖4是根據本發明實施例的訓練幀幀體重複結構示意圖；圖5是根據本發明實施例的數字微波通信系統中的訓練序列發生器(擾碼器)的示意圖；圖6是根據本發明實施例的同步載波頻偏估計算法中的訓練幀幀體重複結構示意圖；圖7是根據本發明實施例的自適應均衡訓練過程中的訓練幀幀體重複結構示意圖；圖8是根據本發明實施例的微波通信數據傳輸裝置的結構框圖；以及圖9是根據本發明實施例的微波通信數據傳輸裝置的優選的結構框圖。
具體實施方式
下文中將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。本實施例提供了一種微波通信數據傳輸方法，圖1是根據本發明實施例的微波通信數據傳輸方法的流程圖，該方法包括如下步驟步驟S102 使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，訓練幀包括訓練幀前導、 系統能力協商消息和訓練幀幀體，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數。步驟S104 在同步操作後，進行數據傳輸。通過上述步驟，使用訓練幀進行微波通信節點的同步，其中，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列在同步操作後，進行數據傳輸，克服了相關技術中微波通信數據傳輸方法效率比較低且可靠性比較差的問題，提高了同步訓練幀幀體頻偏估計誤差的精度，並提高了微波通信數據傳輸方法效率及可靠性。優選地，訓練序列由擾碼器產生的偽隨機序列進行正交相移鍵控(QPSK)調製得到。通過本優選實施例，採用現有技術進行訓練序列生成，降低了研發成本。優選地，下面對步驟S102的一個優選實施方式進行說明。使用所述訓練幀進行所述訓練幀幀體的載波頻偏估計。通過該優選實施例，提高了數據傳輸的準確率。優選地，上述方法還包括使用訓練幀進行自適應均衡器的收斂。通過該優選實施例，提高了數據傳輸的準確率。優選地，下面對使用訓練幀進行自適應均衡器的收斂的一個優選實施方式進行說明。使用訓練幀進行自適應均衡器的均衡包括將訓練幀幀體按照訓練序列的長度L對應位置的符號進行求和得到第一序列；將第一序列與N相除得到第二序列，其中，第二序列長度為L ；使用第二序列、訓練幀前導和系統能力協商消息進行自適應均衡器的收斂。通過該優選實施例，在接收端均衡器的訓練模式前，將重複結構的訓練幀序列按照重複訓練段的長度L對應符號相加後再除以實際重複長度N，得到長度仍為L的新序列和訓練幀前導及系統能力協商消息用於均衡器的訓練過程，可以有效壓低訓練幀序列的噪聲，提高訓練幀的信噪比，且可以有效提高自適應均衡器的收斂速度及性能，進而提高一定信道和信噪比條件下的系統高階QAM調製的解調性能。優選地，L滿足預定條件，其中，預定條件為L大於訓練幀的前導頭的差分階數且 L與2的冪次方的差的絕對值小於預定值。通過該優選實施例，提高了同步訓練幀幀體頻偏估計誤差的精度和均衡訓練幀的抗噪聲能力。需要說明的是，重複次數N由精度和抗噪聲能力決定，重複次數越多抗噪聲效果越好。實施例一本實施例提供了一種微波通信數據傳輸方法，本實施例中用於數字微波通信系統的訓練幀如圖2所示。圖2是根據本發明實施例的數字微波通信系統中的訓練幀示意圖， 在系統開機時刻，發端不斷發送訓練幀，直到發端收到收端發送的確認已同步反饋信息，然後，發端開始發送數據幀。訓練幀的結構如圖3所示，包括訓練幀前導，系統能力協商消息和訓練幀幀體三部分，訓練幀前導和訓練幀幀體收端是已知。優選地，本實施例中的訓練幀幀體(訓練幀序列)採用重複訓練序列結構，圖4是根據本發明實施例的訓練幀幀體重複結構示意圖，將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，其中N為大於等於1的整數。優選地，訓練序列由圖5所示擾碼器產生的偽隨機序列經正交相移鍵控 (Quadrature Phase Shift Keying，簡稱為QPSK)調製得到。通過該優選實施例，採用現有技術進行訓練序列生成，降低了研發成本。實施例二在本實施例中，提供了一種用於微波通信系統中的訓練序列的產生方法。在本實施例中，訓練序列長度為L，由擾碼器，經QPSK調製產生。擾碼器是一個簡單的線性反饋移位寄存器(Linear Feedback Shift Register, LFSR)，設長度為15級，使用本原多項式f (χ) = χ15+χ14+1作為生成多項式，圖4是根據本發明實施例的數字微波通信系統中的訓練序列發生器(擾碼器)的示意圖。設擾碼器初始狀態(圖中自左至右的比特)為(1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0)整個移位寄存器在每一個節拍(這裡的節拍表示一次LFSR的更新，不表示具體時鐘)進行以下四個步驟(1)將當前寄存器的(自左至右的)第14級單元和第15級單元中的比特相異或， 得到一個新比特Bnew ；(2)寄存器的(自左至右的)第15級中的單元內容作為擾碼比特輸出；(3)寄存器的(自左至右的)第K級中的單元內容被送至第Κ+1單元。例如，第 15級單元更新為第14級單元的內容，第14級單元更新為第13級單元的內容，……，第2 級單元更新為第1級單元的內容；(4)寄存器的第1級單元內容更新為Βη 。以每兩個比特作為一個調製符號的源比特，將擾碼器產生的長度為2L比特序列 B調製到QPSK星座圖上，得到長度為的訓練序列。設有按時間順序生成的比特Iv bi; b2， b3，……，b2j，13_，……，將Ivb1調製為第1個符號，將『、調製為第2個符號……，將 b2J, b2J+1調製為第j+Ι個符號。其中，對於每一對比特l32t，b2t+1，有第t+1個調製符號為
_] Smj2psk =^({\-2-b2t) + {\-2.b2M)i)上式中，b2t，b2t+1表示擾碼器生成的第2t，2t+l個比特，St+1,QreK表示調製的第t+1 個QPSK符號。實施例三本實施例提供了一種同步方法中使用重複結構訓練幀幀體載波頻偏估計的方法。數字微波系統中使用了同步方法，為了在較低信噪比和惡劣信道條件下完成同步，使用訓練幀序列的同步方法，因接收端和發送端器件差異、都卜勒效應等可能存在較大的頻偏，故需對訓練幀載波頻偏進行估計，由於符號間幹擾對載波頻偏估計誤差的影響較大，而系統對訓練幀載波頻偏估計的精度要求足夠高，所以同步算法對訓練幀序列的要求也很高。由於同步系統中訓練幀載波頻偏估計算法是建立在訓練幀前導同步和粗頻偏估計的基礎上。故上述重複長度L與前導估計之後的殘留頻偏大小有關，且要求在估計範圍內重複長度要儘量大一點，一般選擇大於訓練幀前導的差分階數且L與2的冪次方的差的絕對值小於預定值。而上述重複次數N由載波頻偏估計精度和抗噪聲能力決定，重複次數越多抗噪聲效果越好。需要說明的是，採用重複結構的訓練幀序列進行載波頻偏估計時，當重複長度夠長時，由濾波器和信道帶來的各段訓練序列的碼間幹擾是相同的，使用各段訓練序列進行差分估計頻偏時能夠一定程度削弱串擾的影響。在信道處於某些狀況且相當惡劣，信噪比較低的情況下表現很好，最大估計誤差比不重複大約提高一個量級的精度。在本實施例中，重複段長度L= 128，重複次數N = 20。訓練幀幀體載波頻偏估計基於20段重複內容。該方法包括(1)設置重複段中1 個調製符號為QPSK符號。設128個QPSK符號為[1，j，-1，1，-j，1，-j，-j，-1，-j，-j，j，-j，1，-1，-1，1，j，1，-1，-j，1，j，j，-1，-1， j，-1，-j，-j，1，-j，1，-j，-1，-1，-j，-1，-j，j，j，1，-1，-1，-1，j，j，-j，-1，j，-1，-1， j，1，-j，j，-j，j，-1，j，1，-1，j, -1,1, j, -1,1, -j, 1, -j，-j，1，j，j, -j, j, "1,1,1,1, j, 1, -1, - j, 1, j, j，1，1，- j，1，j, j, -1, j，1，- j，-1，-1，- j，-1，- j，j，- j，-1，1，1，1，- j，- j， j, -1, j, -1, -1, j, 1, -j, j, j, -j, 1, -j, -1,1, -j, 1]. * exp (j * pi/4)；(2)經過訓練幀前導同步之後，確定了訓練幀前導之後的第一個符號的最佳採樣點，由於當前輸入是自適應均衡之前，為兩倍符號速率，所以從訓練幀前導之後的第一個符號的最佳採樣點開始，每兩個符號抽取一個符號，得到一系列的符號(一倍速率)，這些符號中包含20段重複的頻偏估計符號。定義這20段基帶一倍速率符號為rhk = ahk —(128開略+η]Λ , 0彡j彡19，0彡k彡127，其中，下標j表示第j段重
復符號，k表示該段中的第k個符號。 ,k表示發端第j段重複段中的第k個符號，rj,k表示收端第j段重複段中的第k個符號，I^k為與 ,k對應的噪聲，Δω為系統中的真實頻偏， Ts表示基帶符號周期，Ts = 1/Fb，Fb為基帶速率。由上式可以看出一共有20段，每段1 符號。考慮到由於存在重複段，對於任意的0彡j乒1彡19，有 ,k = aljko⑶採用如下公式進行頻偏估計
權利要求
1.一種微波通信數據傳輸方法，其特徵在於，包括使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，其中，所述訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，所述訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數； 在所述同步操作後，進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述訓練序列由擾碼器產生的偽隨機序列進行正交相移鍵控QPSK調製得到。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步包括使用所述訓練幀進行所述訓練幀幀體的載波頻偏估計。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，，還包括 使用所述訓練幀進行自適應均衡器的收斂。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用所述訓練幀進行自適應均衡器的收斂包括將所述訓練幀幀體按照所述訓練序列的長度L對應位置的符號進行求和得到第一序列；將所述第一序列與N相除得到第二序列，其中，所述第二序列長度為L ； 使用所述第二序列、所述訓練幀前導和所述系統能力協商消息進行所述自適應均衡器的均衡。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述L滿足預定條件，其中， 所述預定條件為L大於所述訓練幀前導的差分階數且L與2的冪次方的差的絕對值小於預定值。
7.一種微波通信數據傳輸裝置，其特徵在於，包括同步模塊，用於使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，其中，所述訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，所述訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數； 傳輸模塊，用於在所述同步操作後，進行數據傳輸。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，其特徵在於，所述同步模塊包括 載波頻偏估計模塊，用於使用所述訓練幀進行所述訓練幀幀體的載波頻偏估計。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括收斂模塊，用於使用所述訓練幀進行自適應均衡器的收斂操作。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述收斂模塊包括第一處理模塊，用於將所述訓練幀幀體按照所述訓練序列的長度L對應位置的符號進行求和得到第一序列；第二處理模塊，用於將所述第一序列與N相除得到第二序列，其中，所述第二序列長度為L;均衡器收斂模塊，用於使用所述第二序列、所述訓練幀前導和所述系統能力協商消息進行自適應均衡器的收斂操作。
全文摘要
本發明公開了一種微波通信數據傳輸方法及裝置，該方法包括使用訓練幀進行微波通信節點之間的同步，其中，訓練幀包括訓練幀前導、系統能力協商消息和訓練幀幀體，訓練幀幀體為將長度為L的訓練序列進行N次重複得到的組合序列，N為大於等於1的整數；在同步操作後，進行數據傳輸。本發明提高了同步訓練幀幀體頻偏估計誤差的精度，並提高了微波通信數據傳輸方法效率及可靠性。
文檔編號H04L27/26GK102571663SQ20101061753
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者劉向宇, 袁志鋒, 邵菊花, 鬱光輝 申請人:中興通訊股份有限公司