低信噪比下ofdm系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，公開了一種低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方法。通過對不同的信噪比區(qū)間設(shè)置不同的峰值平臺檢測門限，減小了系統(tǒng)的檢測時間，提高了系統(tǒng)的檢測精度，降低了系統(tǒng)的估計誤差，既可以保證低信噪比下系統(tǒng)的正常工作，也可以提升信噪比較高時系統(tǒng)幀檢測和頻偏估計的性能。本發(fā)明的方法包括：接收端基帶信號輸入到延遲自相關(guān)運(yùn)算器單元計算出延遲自相關(guān)值；將輸出結(jié)果并行輸入到N個多門限自適應(yīng)處理器單元，根據(jù)不同門限進(jìn)行處理；將輸出結(jié)果輸入到選擇輸出器單元，得到最優(yōu)的幀頭定位值和頻偏估計值；將輸出結(jié)果輸入到定位幀頭和補(bǔ)償頻偏單元，從而定位幀頭的位置，并對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償。
【專利說明】低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測 與估計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為新一代移動通信的核心技術(shù)，正交頻分復(fù)用（OFDM)因其優(yōu)異的性能而受到 廣泛的關(guān)注和研宄。然而，該項(xiàng)技術(shù)也存在固有缺陷，對頻偏敏感就是該項(xiàng)技術(shù)的一個主要 問題。為了獲得高的頻偏估計精度和大的頻偏估計范圍，很多相關(guān)的研宄成果相繼提出。其 中，T. M. Schmidl和D. C. Cox所提出的延遲自相關(guān)算法（S&C算法）就是一個經(jīng)典的解決方 案。S&C算法在一個OFDM符號內(nèi)采用兩重復(fù)結(jié)構(gòu)，可以同時實(shí)現(xiàn)幀檢測和頻偏估計。然而， 兩重復(fù)結(jié)構(gòu)限制了該算法的頻偏估計范圍，為了解決該問題，M. Morelli和U. Mengali提出 了一種改進(jìn)算法（M&M算法），通過增加單個OFDM符號中結(jié)構(gòu)上的重復(fù)次數(shù)，從而有效地擴(kuò) 大了頻偏估計的范圍。基于這種重復(fù)結(jié)構(gòu)的思想，針對不同的系統(tǒng)要求，相應(yīng)地出現(xiàn)了許多 估計算法。
[0003] 但是，這些算法為了節(jié)省系統(tǒng)開銷，通常只使用1?2個OFDM符號作為前導(dǎo)符號。 在信噪比較高的情況下，基于這些算法所獲得的峰值平臺較明顯，因此可以很好地完成幀 檢測和頻偏估計。然而當(dāng)信噪比較低時，特別是對于碼分多址（CDMA)技術(shù)與OFDM技術(shù)相 結(jié)合的情況，擴(kuò)頻之后系統(tǒng)的信噪比將根據(jù)擴(kuò)頻處理增益的不同而有較大幅度的下降，此 時有效信號通常會淹沒在噪聲之中，峰值平臺將受到噪聲的嚴(yán)重干擾，這不僅制約了幀檢 測的靈敏度，更降低了頻偏估計的精確度。而且，隨著當(dāng)前無線電設(shè)備的日益增多，電磁環(huán) 境越來越復(fù)雜，實(shí)際工作中的信噪比通常在一個較大的范圍內(nèi)不斷地波動變化。那么，傳統(tǒng) 的延遲自相關(guān)算法中，針對特定峰值門限連續(xù)計數(shù)的方法已經(jīng)不能適應(yīng)該情況，需要設(shè)計 新的方法來確保在不同的信噪比下能夠根據(jù)實(shí)際情況的變化自適應(yīng)地調(diào)整門限，從而提高 幀檢測和頻偏估計的精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方 法，采用設(shè)置多個不同門限的方式以提高信噪比大范圍波動情況下的幀檢測與頻偏估計精 度，并通過增加用于檢測與估計的前導(dǎo)符號的數(shù)目來提升對抗低信噪比的能力，從而保證 OFDM系統(tǒng)在低信噪比下依然能夠獲得有效的幀檢測與頻偏估計。
[0005] 一種低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方法，包括：
[0006] 接收端基帶信號輸入到延遲自相關(guān)運(yùn)算器單元，計算出延遲自相關(guān)值；
[0010] 將得到的延遲自相關(guān)值并行輸入到N個多門限自適應(yīng)處理器單元，根據(jù)這些多門 限自適應(yīng)處理器單元的不同門限對輸入的延遲自相關(guān)值進(jìn)行處理；
[0011] N路多門限自適應(yīng)處理器單元的輸出結(jié)果輸入到選擇輸出器單元，得到最優(yōu)的幀 頭定位值和頻偏估計值；
[0012] 將所獲得的幀頭定位值和頻偏估計值輸入到定位幀頭和補(bǔ)償頻偏單元，從而定位 幀頭的位置，并對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償。
[0013] 所述的延遲自相關(guān)運(yùn)算器，具體為：
[0014] 根據(jù)系統(tǒng)信噪比要求確定前導(dǎo)序列中連續(xù)重復(fù)的OFDM符號的個數(shù)K，并進(jìn)一步確 定相關(guān)累積長度L，L值越大則系統(tǒng)對抗低信噪比的能力越強(qiáng)；
[0015] 根據(jù)系統(tǒng)頻偏估計范圍要求確定前導(dǎo)序列中每個OFDM符號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一 步確定延遲點(diǎn)數(shù)D，D值越小則頻偏估計范圍越大；

【權(quán)利要求】
1. 一種低信噪比下OFDM系統(tǒng)的多門限自適應(yīng)檢測與估計方法，包括： 接收端基帶信號輸入到延遲自相關(guān)運(yùn)算器單元，計算出延遲自相關(guān)值； 將得到的延遲自相關(guān)值并行輸入到N個多門限自適應(yīng)處理器單元，根據(jù)這些多門限自 適應(yīng)處理器單元的不同門限對輸入的延遲自相關(guān)值進(jìn)行處理； N路多門限自適應(yīng)處理器單元的輸出結(jié)果輸入到選擇輸出器單元，得到最優(yōu)的幀頭定 位值和頻偏估計值； 將所獲得的幀頭定位值和頻偏估計值輸入到定位幀頭和補(bǔ)償頻偏單元，從而定位幀頭 的位置，并對頻偏進(jìn)行補(bǔ)償。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的延遲自相關(guān)運(yùn)算器，具體為： 根據(jù)系統(tǒng)信噪比要求確定前導(dǎo)序列中連續(xù)重復(fù)的OFDM符號的個數(shù)K，并進(jìn)一步確定相 關(guān)累積長度L，L值越大則系統(tǒng)對抗低信噪比的能力越強(qiáng)； 根據(jù)系統(tǒng)頻偏估計范圍要求確定前導(dǎo)序列中每個OFDM符號的重復(fù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步確 定延遲點(diǎn)數(shù)D，D值越小則頻偏估計范圍越大；
C' (t)，其中，符號*表示共軛操作； 將延遲自相關(guān)函數(shù)值C' (T)除以U(T)獲得歸一化延遲自相關(guān)函數(shù)值C(T)=
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的N個多門限自適應(yīng)處理器，具體為： 將系統(tǒng)正常工作信噪比的范圍分成N+1個區(qū)間，其中的N個信噪比區(qū)間分界點(diǎn)分別對 應(yīng)N個不同的門限值； 每個多門限自適應(yīng)處理器對應(yīng)一個門限值，則N個多門限自適應(yīng)處理器總共對應(yīng)N個 不同的門限值； 第n個多門限自適應(yīng)處理器，將延遲自相關(guān)運(yùn)算器輸出的歸一化延遲自相關(guān)函數(shù)值C(T)與其對應(yīng)的相關(guān)值門限Tn相比較，當(dāng)C(T)大于等于Tn時，計數(shù)器A1^始計數(shù)，其中 n = 1，2，…，N ; 當(dāng)C(T)小于1；時，判決器Dn檢測計數(shù)器An的計數(shù)次數(shù)，如果計數(shù)器An已經(jīng)連續(xù)計數(shù) 超過計數(shù)門限Cn，則判決器0"判決幀檢測成功，將幀定位位置T^和頻偏估計值A(chǔ)F輸出至 存儲器Mn，并終止其它N-I路的多門限自適應(yīng)處理器繼續(xù)檢測； 當(dāng)C(T)小于Tn并且計數(shù)器A"連續(xù)計數(shù)小于計數(shù)門限C"時，則給計數(shù)器An清零； 對于門限值Tn，根據(jù)其對應(yīng)信噪比下延遲自相關(guān)函數(shù)的峰值平臺幅度仿真結(jié)果選?。?對于計數(shù)門限Cn，根據(jù)延遲自相關(guān)函數(shù)峰值平臺的理論長度選??； 對于幀定位位置T^，選取判決器Djlj決幀檢測成功時刻的位置向前回朔計數(shù)器A"的 計數(shù)次數(shù)的一半；
位位置T^所對應(yīng)的歸一化延遲自相關(guān)函數(shù)值C(TJ的相角，NifftSOFDM系統(tǒng)的快速復(fù)立 葉逆變換（IFFT)的點(diǎn)數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的選擇輸出器，根據(jù)所有N個多門限自 適應(yīng)處理器中對應(yīng)的存儲器Mn所存儲的幀定位位置和頻偏估計值，選擇存儲數(shù)據(jù)非空的一 路將其輸入到定位幀頭和補(bǔ)償頻偏單元，然后對存儲器Mn進(jìn)行清零。
【文檔編號】H04L25/02GK104506477SQ201510003504
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月5日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月5日
【發(fā)明者】張振宇, 田逢春, 曾凡鑫, 何世彪, 朱林, 宣貴新, 鄭鶴, 楊小光 申請人:中國人民解放軍重慶通信學(xué)院