一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法技术

本发明专利技术公开了一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，给OFDM/OQAM系统中的每个子信道赋予不同的权重值；多径信道模型等效为多个平坦衰落的子信道模型；计算出接收信号的循环累积量；根据循环累积量在不同循环频率处的比值估计时延，根据循环累积量在不同时延处的比值估计频偏，实现了非合作通信中多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步。当信噪比在0～20dB时，时延和频偏的均方误差的波动范围不大，本发明专利技术不易受噪声影响，在低信噪比下具有良好的估计性能；当信噪比在0～20dB之间时，时延估计均方误差能够达到10‑4数量级，归一化频偏估计均方误差能够达到10‑2数量级，本发明专利技术在非合作通信中多径信道下是有效可行的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，尤其涉及一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法。
技术介绍
近年来，OFDM/OQAM调制系统由于没有循环前缀，具有较高的频谱利用率，并且引用了具有优良的时频聚焦特性的IOTA滤波器，能够同时抵抗符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)，已成为5G通信中重要技术之一。作为多载波调制系统，OFDM/OQAM调制系统对同步误差特别敏感，并且由于其没有循环前缀，良好的盲同步方法已成为目前研究热点。赵宇等人将双选信道建模为复指数基扩展模型，证明了存在载波频偏情况下OFDM/OQAM接收信号的二阶循环平稳性，在此基础上，提出一种OFDM/OQAM系统载波频率偏差的盲估计算法，但是这种方法需要已知信道的状态和发射信号的功率(赵宇，陈西宏，薛伦生，OFDM/OQAM系统中基于BEM信道模型的盲载波频偏估计算法，系统工程与电子技术，2016，38(6)：1435-1437)。DavideMattera等人根据OFDM/OQAM信号的突发序列的开始部分的近似共轭对称性提出了一种新的盲时频联合估计方法，但是这种方法只应用于特殊的OFDM/OQAM信号的突发序列的结构，严格限定了滤波器函数的参数，并且在低信噪比处的估计性能差。(DavideMatteraandMarioTanda,BlindSymbolTimingandCFOEstimationforOFDM/OQAMSystems[J].IEEETransactionsonWirelessCommunication,2013,12(1):268-277.)。P.Ciblat等人提出了一种基于OFDM/OQAM接收信号二阶共轭循环平稳性的盲频偏估计方法，这种方法通过迭代的方法搜索接收信号的非共轭循环累积量的最大值确定频偏值，但这种方法需要优化初始值的选择，计算量很大，并且在低信噪比下性能较差(P.CiblatandE.Serpedin,AfineblindfrequencyoffsetestimatorforOFDM/OQAMsystems[J],IEEETransactionsonSignalProcessing,2004,52(1):291–296.)。T.Fusco等人提出了一种基于近似的最大似然算法的盲频偏估计算法，但是这种方法适用于高斯信道，在多径信道中的性能差。(T.FuscoandM.Tanda,Blindfrequency-offsetestimationforOFDM/OQAMsystems[J],IEEETransactionsonSignalProcessing,2007,55(5):1828–1838.)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，旨在解决非合作通信中低信噪比多径信道下OFDM/OQAM的时延和频偏估计性能较差的问题。本专利技术是这样实现的，一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，所述多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法给OFDM/OQAM系统中的每个子信道赋予不同的权重值；将多径信道建模为并行的具有平坦瑞利衰落特性衰落的一系列子信道，其中每一个子信道上的衰减系数的模值服从瑞利分布，相位服从(0,2π)的均匀分布；接着计算出接收信号的循环累积量；在不需要已知信道参数和OFDM/OQAM发射信号功率的情况下，根据循环累积量在不同循环频率处的比值估计时延，根据循环累积量在不同时延处的比值估计频偏，从而实现了非合作通信中多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步。进一步，所述对接收的OFDM/OQAM信号的子载波赋予不同的权重值ωk,k＝0,1...N-1，即每个子载波的发射功率不相同，其中，N为OFDM/OQAM信号的子载波数。进一步，在多径信道中，子信道数目N足够大，则第k个子信道近似等效为平坦衰落信道，衰落因子为μk，其中，k＝0,....N-1。进一步，所述估计时延包括：将接收端OFDM/OQAM信号的循环累积量在不同循环频率处做比值：其中，ne为时延值，fe为频偏值，β为循环频率，并且β≠0，k为区间内的整数，g[l]为滤波器函数。k为区间内的整数；取k＝1：其中进一步，所述频偏通过下式估计得到：其中，k1为[1,τmax]之间的整数，τmax为信道的相干时间，本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法的OFDM/OQAM调制系统。本专利技术提供的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，当信噪比在0～20dB之间时，时延和频偏的均方误差的波动范围都不大，说明本专利技术不易受噪声的影响，并且在低信噪比下也具有良好的估计性能；当信噪比在0～20dB之间时，时延估计均方误差能够达到10-4数量级，频偏估计均方误差能够达到10-2数量级，说明本专利技术在非合作通信中多径信道下是有效可行的。图2表示在归一化频偏fe＝0.15，时延ne＝Ts,2Ts,5Ts,9Ts时，不同信噪比下时延估计的均方误差，当信噪比在0～20dB之间，时延估计的均方误差均能达到10-3以下，图3表示在时延ne＝2Ts，归一化频偏fe＝-0.2,-0.1,0.05,0.15,0.25时，不同信噪比下归一化频偏估计的均方误差，当信噪比大于10dB时，归一化频偏估计的均方误差均能达到0.04以下，因此，本专利技术的时频联合同步方法是有效可行的。由此说明本专利技术方法在低信噪比多径信道下，对时延和频偏联合盲估计具有较好的性能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的在不同信噪比下时延估计的均方误差示意图。图3是本专利技术实施例提供的在不同信噪比下频偏估计的均方误差示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法包括以下步骤：S101：给OFDM/OQAM系统中的每个子信道赋予不同的权重值；S102：将多径信道模型等效为多个平坦衰落的子信道模型；接着计算出接收信号的循环累积量；S103：在不需要已知信道参数和OFDM/OQAM发射信号功率的情况下，根据循环累积量在不同循环频率处的比值估计时延，根据循环累积量在不同时延处的比值估计频偏，实现非合作通信中多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步的描述。本专利技术实施例提供的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法包括以下步骤：S1对接收的OFDM/OQAM信号的子载波赋予不同的权重值ωk,k＝0,1...N-1，即每个子载波的发射功率不相同，其中，N为OFDM/OQAM信号的子载波数。需要说明的是，步骤S1中设置不同的子载波权重的原理为：接收信号的循环累积量为：其中，ne为时延值，fe为频偏值，β为循环频率，并且β≠0，g[l]为滤波器函数。根据若设置ωk为相同的值，则从而，C(β,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，其特征在于，所述多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法给OFDM/OQAM系统中的每个子信道赋予不同的权重值；将多径信道模型等效为多个平坦衰落的子信道模型；接着计算出接收信号的循环累积量；在不需要已知信道参数和OFDM/OQAM发射信号功率的情况下，根据循环累积量在不同循环频率处的比值估计时延，根据循环累积量在不同时延处的比值估计频偏，实现了非合作通信中多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步。

【技术特征摘要】
1.一种多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，其特征在于，所述多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法给OFDM/OQAM系统中的每个子信道赋予不同的权重值；将多径信道模型等效为多个平坦衰落的子信道模型；接着计算出接收信号的循环累积量；在不需要已知信道参数和OFDM/OQAM发射信号功率的情况下，根据循环累积量在不同循环频率处的比值估计时延，根据循环累积量在不同时延处的比值估计频偏，实现了非合作通信中多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步。2.如权利要求1所述的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，其特征在于，所述对接收的OFDM/OQAM信号的子载波赋予不同的权重值ωk,k＝0,1...N-1，即每个子载波的发射功率不相同，其中，N为OFDM/OQAM信号的子载波数。3.如权利要求1所述的多径信道下OFDM和OQAM时频联合同步方法，其特征在于，在多径信道中，子信道数目N足够大，则第k个子信道近似等效为平坦衰落信道，衰落因子为μk，其中，k＝0,....N-1。4.如权利要求1所述的多径信道下OFDM/OQAM时频联合同步方法，其特征在于，所述估计时延包括：将接收端OFDM/OQAM信号的循环累积量在不同循环频率处做...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明骞，王炬，李兵兵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61