專利名稱：一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，特別是涉及一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，除了受各種噪聲的干擾，發(fā)射信號(hào)的多徑傳播也影響著數(shù) 據(jù)傳輸。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的提高，越來越高的傳輸帶寬造成了嚴(yán)重的時(shí)間色散，接收 信號(hào)中包含了經(jīng)歷衰減和時(shí)延的多徑波，引起頻率選擇性衰落，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的碼間干 擾和深衰落等問題。單載波頻域均衡系統(tǒng)(SC-FDE，Single Carrier Frequency Domain Equalization)，是寬帶無線傳輸中一種有效對(duì)抗多徑干擾的系統(tǒng)，可以很好的解決上述問 題。SC-FDE技術(shù)需要插入循環(huán)前綴并進(jìn)行頻域均衡，同時(shí)這種方法以分塊結(jié)構(gòu)發(fā)送信 號(hào)，對(duì)接收端同步要求高，對(duì)同步偏差相當(dāng)敏感。一般SC-FDE系統(tǒng)的分塊結(jié)構(gòu)是以幀為單 位的，如圖1所示，每幀由n個(gè)數(shù)據(jù)塊和1個(gè)前導(dǎo)塊組成。數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)最核心問題就是同步問題，同步的首要問題就是幀到 達(dá)檢測(cè)，用于判定是否檢測(cè)到信號(hào)。對(duì)于分塊傳輸系統(tǒng)，還需要檢測(cè)每幀傳輸數(shù)據(jù)的起始位 置——幀頭，只有檢測(cè)到每幀數(shù)據(jù)的幀頭，才能判定接收到的是有效信號(hào)，才能進(jìn)行后續(xù)的 處理。幀頭檢測(cè)出現(xiàn)錯(cuò)誤，將導(dǎo)致接收機(jī)無法正常的處理整幀數(shù)據(jù)，這直接影響了接收機(jī)的
可靠性。寬帶無線移動(dòng)傳輸信道，信道存在時(shí)變特性，因此必然存在深衰落的時(shí)刻，此時(shí)接 收端信噪比很低，很可能無法檢測(cè)到信號(hào)幀頭，即所說的漏警；同時(shí)，如果傳輸信號(hào)帶內(nèi) 存在干擾，也可能在信號(hào)幀頭還未到達(dá)的時(shí)候檢測(cè)到幀頭，即所說的虛警。在現(xiàn)有單載波頻域均衡系統(tǒng)中，幀頭檢測(cè)算法一般使用基于前導(dǎo)塊的檢測(cè)算法， 算法主要利用前導(dǎo)塊中特有序列的對(duì)稱特性——前后兩部分的相關(guān)特性，對(duì)信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng) 相關(guān)，通過比較相關(guān)值和固定的門限值來確定時(shí)候檢測(cè)到幀頭?，F(xiàn)有的方法在干擾較大，信噪比較低的情況下必然會(huì)出現(xiàn)虛警和漏警的現(xiàn)象，并 且針對(duì)不同的信道條件，還需要適時(shí)的修改門限值，否則算法可能無法正常運(yùn)行。而適時(shí)修 改門限值，則需要引入自適應(yīng)算法，這將大大增加幀頭檢測(cè)算法的復(fù)雜度，難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的 在幀到達(dá)檢測(cè)出現(xiàn)的虛警和漏警問題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，所述方法包 括以下步驟S101，設(shè)置信噪比寄存器初始值為SNRi，計(jì)數(shù)器n = 0 ；S102，令n = n+1 ；根據(jù)信噪比估計(jì)值，進(jìn)行第n幀的幀頭檢測(cè)；S103，提取出第n幀的前導(dǎo)塊中用于信噪比估計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道估計(jì)，得到第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn; S104，將第η幀的信噪比估計(jì)值SNRn作為進(jìn)行第η+1幀的幀頭檢測(cè)的SNRn+1，進(jìn)行 第η+1幀的幀頭檢測(cè)，直至對(duì)所有幀都檢測(cè)完畢。進(jìn)一步，在步驟S102中，根據(jù)信噪比估計(jì)值，進(jìn)行第η幀的幀頭檢測(cè)，具體包括以 下步驟S1021，設(shè)第η幀時(shí)刻接收端的采樣信號(hào)序列為r (k)，{k = 1,2,3……}，用于幀頭 檢測(cè)的滑動(dòng)窗長(zhǎng)度為mL個(gè)采樣點(diǎn)，其中m為一個(gè)碼元的采樣點(diǎn)數(shù)S1022、將滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)d置為d = 1 ；S1023、以d為起始位置，連續(xù)獲取兩個(gè)窗長(zhǎng)為mG個(gè)采樣點(diǎn)的采樣值 其中，T表示轉(zhuǎn)置；i = 1，2 ;G = 32，表示獲取的碼元長(zhǎng)度；S1024、確定出 Rl，R2 的相關(guān)值 P (d) 其中，R111表示隊(duì)的共軛；
表示r(k)的共軛；S1025、確定獲取到的兩個(gè)窗的平均能量 S1026、計(jì)算 M(d) 判定M(d)是否大于等于預(yù)設(shè)門限值Ma，若是，則停止移動(dòng)滑動(dòng)窗，此時(shí)的滑動(dòng)窗起 始位置點(diǎn)即為數(shù)據(jù)幀的幀頭位置；否則，將移動(dòng)滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)加1，返回步驟S1023。進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)門限值Ma = 0. 7。進(jìn)一步，用于幀頭檢測(cè)的序列為N個(gè)長(zhǎng)度為G碼元的獨(dú)特字序列。進(jìn)一步，步驟S103，通過以下方法得到第η幀的信噪比估計(jì)值SNRn S1032，從第η幀的前導(dǎo)塊對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)中提取用于信噪比估計(jì)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)
,其中，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)總長(zhǎng)為2M ；進(jìn)行快速傅里葉變換，得到
S1034，在及貞中舍去奇數(shù)頻點(diǎn)值，得長(zhǎng)度為M的數(shù)據(jù)及 S1035，計(jì)算 σ2: S1036，得到信噪比估計(jì)SNRn 進(jìn)一步，在步驟S1032之前，還包括
S1031，對(duì)第η幀的接收信號(hào)進(jìn)行能量歸一化處理。進(jìn)一步，設(shè)置所述信噪比寄存器初始值為SNR1 = IOOdb。本發(fā)明有益效果如下 本發(fā)明在幀頭檢測(cè)中引入信噪比估計(jì)值，很好的消除了信噪比對(duì)幀頭檢測(cè)的影 響，特別是在信噪比很低的情況下，避免了深衰落下的虛警和漏警現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)避免了 幀頭檢測(cè)的門限值隨信噪比的變化而變化。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中SC-FDE系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法中進(jìn)行幀檢測(cè)的流 程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法中用于幀頭檢測(cè)的 序列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法中導(dǎo)頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述 的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。本發(fā)明利用接收信號(hào)的信噪比的估計(jì)值來進(jìn)行幀頭檢測(cè)，這樣幀頭檢測(cè)的測(cè)度將 隨著信噪比的變化而變化，避免了虛警和漏警的現(xiàn)象，同時(shí)門限可以保持一個(gè)固定的值，不 需要隨著信道環(huán)境的變化而作出調(diào)整，很好的解決了無線信道下幀頭檢測(cè)出錯(cuò)的問題。如圖2所示，本實(shí)施例方法的具體步驟如下Α，設(shè)置單載波頻域均衡系統(tǒng)中信噪比寄存器的初始值為SNR1 = lOOdb，計(jì)數(shù)器η =0 ；Β、η = η+1;C，利用信噪比估計(jì)值，結(jié)合前導(dǎo)塊數(shù)據(jù)的相關(guān)特性，進(jìn)行第η幀的幀頭檢測(cè)；D，提取出第η幀的前導(dǎo)塊中用于信噪比估計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道估計(jì)，得到第η幀的 信噪比估計(jì)值SNRn;Ε，將第η幀的信噪比估計(jì)值SNRn作為進(jìn)行第η+1幀的幀頭檢測(cè)的SNRn+1，進(jìn)行第 n+1幀的幀頭檢測(cè)，直至對(duì)所有幀都檢測(cè)完畢。上述步驟中，對(duì)于步驟C，如圖3所示，包括以下步驟Cl，設(shè)第η幀時(shí)刻接收端的采樣信號(hào)序列為r(k)，{k= 1,2,3……}，用于幀頭檢 測(cè)的滑動(dòng)窗長(zhǎng)度為mL個(gè)采樣點(diǎn)，其中m為一個(gè)碼元的采樣點(diǎn)數(shù)C2，將滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)d置為d = 1 ；C3，以d為起始位置，連續(xù)獲取兩個(gè)窗長(zhǎng)為mG個(gè)采樣點(diǎn)的采樣值Ri = (r(d+m(i-l)G), ...，r (d+miG—1))τ其中，T表示轉(zhuǎn)置；i = 1，2 ;G = 32，表示獲取的碼元長(zhǎng)度；
C4，確定出Rl，R2的相關(guān)值P(d) 其中，R111表示隊(duì)的共軛；r*(k)表示r(k)的共軛；C5，確定獲取到的兩個(gè)窗的平均能量 C6，計(jì)算 M(d) 判定M(d)是否大于等于預(yù)設(shè)門限值Ma，若是，則停止移動(dòng)滑動(dòng)窗，此時(shí)的滑動(dòng)窗起 始位置點(diǎn)即為數(shù)據(jù)幀的幀頭位置，否則，將移動(dòng)滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)加1，返回步驟C3。其中，預(yù)設(shè)門限值為Ma = 0. 7，用于幀頭檢測(cè)的特定序列為N個(gè)長(zhǎng)度為G碼元的 UW (Unique Word，獨(dú)特字)序列組成，如圖4所示。UW序列一般為IEEE802. 16a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 chu 序列、frank-zadaff 序列、PN 序列。對(duì)于步驟D，包括以下步驟D1，對(duì)當(dāng)前幀接收信號(hào)進(jìn)行能量歸一化處理，只要經(jīng)過現(xiàn)有的數(shù)字AGC(AUT0 GAIN CONTROL,自動(dòng)增益控制)芯片進(jìn)行處理即可；D2，從前導(dǎo)塊對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)中提取用于信噪比估計(jì)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)(同時(shí)也是用于 信道估計(jì)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù))F = [K1)^，〃(2M)],其中，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)總長(zhǎng)為2M，如圖5所示，由兩個(gè)M 長(zhǎng)度的UW數(shù)據(jù)組成；D3，對(duì)F進(jìn)行FFT (Fast Fourier Transform,快速傅里葉變換)變換得至Ij ^=[即)，...，及(2似)]二評(píng)T1(F);D4，在‘中舍去奇數(shù)頻點(diǎn)值，得長(zhǎng)度為M的數(shù)據(jù)々二 [餌2),餌4)，j(M)]；D5，計(jì)算 σ2: D6，得到信噪比估計(jì)SNRn 在幀頭檢測(cè)中引入信噪比估計(jì)值，很好的消除了信噪比對(duì)幀頭檢測(cè)的影響，特別 是在信噪比很低的時(shí)候。這樣就避免了深衰落下的虛警和漏警的現(xiàn)象，同時(shí)避免了幀頭檢 測(cè)的門限MA隨著信噪比的變化而變化的要求，而門限如何變化是很難確定的。噪聲估計(jì)值的準(zhǔn)確性直接影響了自適應(yīng)算法的可靠性。一般的噪聲估計(jì)算法都是 在時(shí)域完成的。本發(fā)明在估計(jì)信噪比時(shí)，針對(duì)SC-FDE系統(tǒng)的特點(diǎn)，在不改變數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上，把用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)變換到頻域從而得到準(zhǔn)確的噪聲估計(jì)值，同時(shí)在處理 前運(yùn)用了能量歸一化處理，簡(jiǎn)化了信噪比估計(jì)算法。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟S101，設(shè)置信噪比寄存器初始值為SNR1，計(jì)數(shù)器n＝0；S102，令n＝n+1；根據(jù)信噪比估計(jì)值，進(jìn)行第n幀的幀頭檢測(cè)；S103，提取出第n幀的前導(dǎo)塊中用于信噪比估計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道估計(jì)，得到第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn；S104，將第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn作為進(jìn)行第n+1幀的幀頭檢測(cè)的SNRn+1，進(jìn)行第n+1幀的幀頭檢測(cè)，直至對(duì)所有幀都檢測(cè)完畢。
2.如權(quán)利要求1所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟S102 中，根據(jù)信噪比估計(jì)值，進(jìn)行第n幀的幀頭檢測(cè)，具體包括以下步驟S1021，設(shè)第n幀時(shí)刻接收端的采樣信號(hào)序列為r(k)，{k = 1,2,3.......}，用于幀頭檢測(cè)的滑動(dòng)窗長(zhǎng)度為mL個(gè)采樣點(diǎn)，其中m為一個(gè)碼元的采樣點(diǎn)數(shù)S1022、將滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)d置為d= 1 ；S1023、以d為起始位置，連續(xù)獲取兩個(gè)窗長(zhǎng)為mG個(gè)采樣點(diǎn)的采樣值 其中，T表示轉(zhuǎn)置；i = 1，2 ;G = 32，表示獲取的碼元長(zhǎng)度；51024、確定出R1，R2的相關(guān)值P(d) 其中，V表示隊(duì)的共軛；r*(k)表示r(k)的共軛；S1025、確定獲取到的兩個(gè)窗的平均能量 判定M(d)是否大于等于預(yù)設(shè)門限值MA，若是，則停止移動(dòng)滑動(dòng)窗，此時(shí)的滑動(dòng)窗起始位 置點(diǎn)即為數(shù)據(jù)幀的幀頭位置；否則，將移動(dòng)滑動(dòng)窗的起始位置點(diǎn)加1，返回步驟S1023。
3.如權(quán)利要求2所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)門 限值 Ma = 0. 7。
4.如權(quán)利要求2所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，用于幀頭檢 測(cè)的序列為N個(gè)長(zhǎng)度為G碼元的獨(dú)特字序列。
5.如權(quán)利要求1所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S103，通 過以下方法得到第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn S1032，從第n幀的前導(dǎo)塊對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)中提取用于信噪比估計(jì)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù) F = [K1)_，K2M)]，其中，導(dǎo)頻數(shù)據(jù)總長(zhǎng)為2M ；S1033，對(duì)卩進(jìn)行快速傅里葉變換，得到及二 [i ⑴，…,所2似)]=廠7^(0 ；S1034，在及中舍去奇數(shù)頻點(diǎn)值，得長(zhǎng)度為M的數(shù)據(jù)及= [i (2)，i (4)，j(M)].S1035，計(jì)算 | ，得到信噪比估計(jì)SNRn:
6.如權(quán)利要求5所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，在步驟S1032 之前，還包括S1031，對(duì)第n幀的接收信號(hào)進(jìn)行能量歸一化處理。
7.如權(quán)利要求1所述的基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，其特征在于，設(shè)置所述信 噪比寄存器初始值為SNRi = lOOdb。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于信噪比估計(jì)的幀到達(dá)檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟設(shè)置信噪比寄存器初始值為SNR1，計(jì)數(shù)器n＝0；令n＝n+1；根據(jù)信噪比估計(jì)值，進(jìn)行第n幀的幀頭檢測(cè)；提取出第n幀的前導(dǎo)塊中用于信噪比估計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道估計(jì)，得到第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn；將第n幀的信噪比估計(jì)值SNRn作為進(jìn)行第n+1幀的幀頭檢測(cè)的SNRn+1，進(jìn)行第n+1幀的幀頭檢測(cè)，直至對(duì)所有幀都檢測(cè)完畢。本發(fā)明在幀頭檢測(cè)中引入信噪比估計(jì)值，很好的消除了信噪比對(duì)幀頭檢測(cè)的影響，特別是在信噪比很低的情況下，避免了深衰落下的虛警和漏警現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)避免了幀頭檢測(cè)的門限值隨信噪比的變化而變化。
文檔編號(hào)H04L25/02GK101867543SQ201010108859
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者吳南潤(rùn), 王翊軍, 鄭波浪 申請(qǐng)人:北京韋加航通科技有限責(zé)任公司