專利名稱：Ofdm相關(guān)系數(shù)信噪比估計算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及OFDM信號接收?？捎糜诟鞣N通信體制的情況下對OFDM信號進(jìn)行相關(guān)系數(shù)信噪比估計。

背景技術(shù)：
伴隨著當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時代，無線通信技術(shù)也在以前所未有的驚人速度向前發(fā)展著。特別是在過去的十年中，無線移動通信的數(shù)字和射頻電路制造技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展。新一代大規(guī)模集成電路等技術(shù)的出現(xiàn)，使得移動設(shè)備的體積更小，價格更便宜，功能更可靠，這些都極大地推動了移動無線通信的發(fā)展。隨著用戶對各種實時多媒體業(yè)務(wù)需求的增加和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以預(yù)計，未來的無線通信技術(shù)將朝著寬帶化，高速化的方向發(fā)展。未來的無線網(wǎng)絡(luò)可以向用戶提供高達(dá)100Mbit/s的峰值速率。為了支持更高的信息傳輸速率和更高的用戶移動速度，在下一代無線通信中使用頻譜效率更高，抗多徑能力更強(qiáng)的新型傳輸技術(shù)已經(jīng)成為共識。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing即正交頻分復(fù)用技術(shù))，作為一種新的多載波調(diào)制技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注，而且已經(jīng)成為B3G系統(tǒng)極具競爭力的技術(shù)之一。
以正交頻分復(fù)用OFDM為代表的多載波調(diào)制技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，例如基于802.11a/g的WLAN系統(tǒng)、數(shù)字視頻廣播DVB T系統(tǒng)和基于802.16的WMAN系統(tǒng)等。自適應(yīng)技術(shù)能夠根據(jù)當(dāng)前的信道環(huán)境變化自適應(yīng)地改變調(diào)制方式(星座點數(shù))、編碼率、發(fā)送功率、擴(kuò)頻增益和信令帶寬等參數(shù)，以便最大限度地發(fā)送信息，從而有效提高頻譜效率，這一點在無線通信中尤其重要。近年來自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)成為無線通信研究中的一個熱點，已經(jīng)被廣泛地認(rèn)為是無線通信系統(tǒng)中有效提高頻譜效率的重要手段之一。例如UMTS HSDPA高速下行分組接入和CDMA2000 1X EVDO/DV都將自適應(yīng)調(diào)制作為關(guān)鍵技術(shù)之一。
與傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)相比，多載波OFDM系統(tǒng)與自適應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，除了在傳統(tǒng)的時間域上進(jìn)行自適應(yīng)之外，還可以很容易地利用多載波系統(tǒng)中的頻率域，即根據(jù)信道情況在不同的子載波上使用不同的調(diào)制方式和分配相應(yīng)的發(fā)送功率，因而它具有很高的靈活性，并能夠獲得更好的系統(tǒng)性能。信道估計技術(shù)作為自適應(yīng)技術(shù)的一項關(guān)鍵，也越來越受到人們的注意和研究。而基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計算法是一種不需要信道先驗信息的信噪比估計算法，在不知道信道狀態(tài)信息的情況下，我們依然可以進(jìn)行信噪比估計。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種OFDM基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計算法，以實現(xiàn)對OFDM信號的接收端的信噪比估計，從而實現(xiàn)OFDM的自適應(yīng)技術(shù)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是結(jié)合OFDM接收端數(shù)據(jù)，利用相關(guān)系數(shù)的計算進(jìn)行OFDM信噪比估計。
本發(fā)明的OFDM信號智能接收方法，包括如下步驟 (1)在接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù) (2)在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)。
(3)對OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計算； (4)利用步驟(2)獲得的相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的相關(guān)性系數(shù)，計算得到整個OFDM符號的信噪比值。



圖1是本發(fā)明應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)的OFDM系統(tǒng)框圖； 圖2是本發(fā)明的OFDM符號中的導(dǎo)頻位置示意圖； 圖3是本發(fā)明在多徑信道、QPSK調(diào)制下，信噪比估計算法性能的比較； 圖4是本發(fā)明多徑信道、QPSK調(diào)制下，信噪比估計算法性能NMSE的比較； 圖5是本發(fā)明接收方法中的信號帶寬估計子流程圖；
具體實施例方式 信號在多徑衰落信道中傳輸，信道沖激響應(yīng)(CIR)可表示為 αl，τl分別為第l徑的信道增益和傳播時延，L為信道多徑數(shù)。假設(shè)信道沖激響應(yīng)長度不超過循環(huán)前綴長度。信道頻域響應(yīng)(CFR)可以表示為 在慢衰落信道中，信道的傳輸系數(shù)可以表示為 Hi，j≈Hi+1，j j＝0，1，…，NP-1 且在OFDM符號中pi，j＝pi+1，j 本發(fā)明的OFDM信號智能接收方法，包括如下步驟 步驟1，接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù)； 假設(shè)在OFDM系統(tǒng)完全同步，一個OFDM符號中總的子載波數(shù)為N(導(dǎo)頻子載波數(shù)為NP)。那么在一個OFDM符號中，導(dǎo)頻子載波的位置可以表示為{0，1，2，…，NP-1}，導(dǎo)頻位置示意圖如圖1所示。
在接收端第i個OFDM符號第j個歸一化導(dǎo)頻子載波可以表示為 Yi，j＝pi，jHi，j+Wi，j j＝0，1，…，NP-1 其中pi，j是發(fā)送端的導(dǎo)頻符號且|pi，j|2＝1，Hi，j是第i個OFDM符號第j個子信道的信道傳輸系數(shù)。Wi，j是服從獨立同分布的高斯白噪聲，其均值為0，方差為σ2。
步驟2，在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)。
在接收端第i個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合可以表示為 那么接收端第i+1個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合可以表示為 步驟3，對OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個OFDM符號的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計算； 根據(jù)估計理論，U(i)和U(i+1)的互相關(guān)系數(shù)rU(i)U(i+1)(m)在m＝0處的無偏估計

(m)可以表示為 無偏估計

(m)的期望值可以表示為 上式的成立，是因為高斯白噪聲本身就是不相關(guān)的，即 E[Wi，j]＝E[W*i+1，j]＝0 則上式互相關(guān)系數(shù)rU(i)U(i+1)(m)在m＝0可以表示為 令 則有， U(i)和U(i+1)這兩個序列的相關(guān)系數(shù)可以表示為 步驟4，利用步驟(3)獲得的相鄰兩個OFDM符號的相關(guān)性系數(shù)，計算得到整個OFDM符號的信噪比值。
對于接收端第i個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合U(i)所進(jìn)行的信噪比估計可以表示為 即我們可以根據(jù)信號的相關(guān)性進(jìn)行信噪比估計，而不需要知道信道統(tǒng)計相關(guān)信息。歸一化的均方根誤差(Normalized Mean Square Error)可以表示為 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 1、本發(fā)明的接收方法不需要先驗信息，可用于OFDM信號的信噪比估計。
2、本發(fā)明由于采用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行OFDM信噪比估計，克服了其它信噪比估計如MMSE信噪比估計算法計算復(fù)雜度高的缺陷； 3、本發(fā)明的信噪比估計受頻偏的影響較小，在存在頻偏估計誤差的情況下依然能夠獲得良好的性能。
本發(fā)明的優(yōu)點可以通過以下仿真性能說明 1)仿真條件該部分仿真平臺是參考WLAN協(xié)議仿真的，WLAN協(xié)議具體參數(shù)如下表所示。其中信道為多徑瑞利信道；一個OFDM中包括數(shù)據(jù)子載波48個，導(dǎo)頻子載波4個，空子載波12個。FFT周期為64，調(diào)制方式為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。
WLAN中的系統(tǒng)參數(shù) 仿真是在多徑信道、QPSK調(diào)制下，對XU、MMSE和基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計算法性能的仿真。基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計算法在仿真中使用了兩種不同的導(dǎo)頻，一種是一幀的幀頭訓(xùn)練序列，一種是OFDM符號中的導(dǎo)頻符號。
2)仿真結(jié)果 圖3到圖5的仿真結(jié)果看出1.在多徑信道下，利用幀頭訓(xùn)練序列基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計算法性能最好，其次是利用導(dǎo)頻符號的MMSE信噪比估計算法，接著是利用導(dǎo)頻符號的基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計算法性能，最后是XU算法。2.利用訓(xùn)練序列估計的信噪比相比利用導(dǎo)頻符號做信噪比估計性能好，這是因為在WLAN中只有4個導(dǎo)頻，導(dǎo)頻符號所含有的信息量比較少。3.在存在頻偏的情況下，信噪比估計算法都會受到影響，相對而言基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計算法性能比較好，受到的影響比較小。
下面在系統(tǒng)平均信噪比為5dB-20dB時，信道為高斯信道、平坦衰落信道以及多徑信道的情況下，對該仿真平臺中采用的基于訓(xùn)練序列的基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計算法進(jìn)行測試。測試數(shù)據(jù)如下表所示 信噪比估計測試數(shù)據(jù) 由上面的測試數(shù)據(jù)可知，基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計算法能夠在高斯信道、平坦衰落信道以及多徑信道下取得很好的估計性能。
權(quán)利要求
1.一種OFDM信噪比估計算法，包括如下過程
在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)。
在接收端第i個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合可以表示為
那么接收端第i+1個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合可以表示為
U(i)和U(i+1)這兩個序列的相關(guān)系數(shù)可以表示為
對于接收端第i個OFDM符號中導(dǎo)頻符號的集合U(i)所進(jìn)行的信噪比估計可以表示為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM信噪比估計算法，OFDM系統(tǒng)完全同步，且在慢衰落信道中，信道的傳輸系數(shù)可以表示為
Hi，j≈Hi+1，j j＝0，1，…，NP-1
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM信噪比估計算法，OFDM系統(tǒng)頻偏估計誤差不能很大。頻偏估計誤差太大，會影響OFDM系統(tǒng)的信噪比估計值的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種OFDM信號信噪比估計算法，主要解決現(xiàn)有OFDM信噪比估計算法需要先驗信息以及復(fù)雜度高的問題。其步驟是(1)接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù)；(2)OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)；(3)對OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計算；(4)利用步驟(3)獲得的相鄰兩個OFDM導(dǎo)頻符號的相關(guān)性系數(shù)，計算得到整個OFDM符號的信噪比值。本發(fā)明能夠有效地對OFDM信號的信噪比參數(shù)進(jìn)行估計，可用多體制通信環(huán)境中OFDM系統(tǒng)中。
文檔編號H04L27/26GK101800728SQ201010119658
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者馬紅梅 申請人:馬紅梅