本发明专利技术公开了一种基于FOLP的STBC‑OFDM信号盲识别方法，考虑等增益慢衰落频率选择信道和STBC‑OFDM信号模型，结合空时分组码元素的相关性，求取STBC‑OFDM信号的四阶时延矩；采用峰值检测的方法盲识别STBC信号类型。本发明专利技术提出的方法能够在单接收天线下运行，且不需要知道信道信息、噪声信息、调制信息以及OFDM块的起始位置；它不受调制方式的影响，对时延、相位噪声和频率偏移具有一定的适应性。本发明专利技术可以较好地满足STBC‑OFDM通信中STBC类型识别要求，大大提高了识别性能，并且具有较低的计算复杂度。本发明专利技术可直接应用于非合作STBC‑OFDM通信系统，也可用于相应的软件无线电等系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号处理领域中非合作通信信号处理技术，具体是指一种基于FOLP(FourthOrderLagProduct,，FOLP)的STBC-OFDM(Space-TimeBlockCodes，STBC和OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)信号盲识别方法。
技术介绍
信号盲识别技术是无线通信领域近年来的研究热点，广泛应用于军事、民用领域，如认知无线电、频谱监控和电子对抗等。STBC-OFDM技术将天线分集、时间分集和频率分集结合在一起，提高了无线通信系统的传输速率，简化了接收端均衡器的复杂度，抑制了衰落，降低了成本。STBC-OFDM盲识别问题是近两年兴起的新的研究方向，相关的研究还较少。2013年，Marey等首次将OFDM与STBC结合起来，研究OFDM条件下的STBC识别算法。文中通过检测二阶相关矩阵的峰值来识别SM-OFDM信号和AL-OFDM信号，取得了不错的效果。2014年，Marey等用同样的方法针对性的研究了两根接收天线下的OFDM-STBC识别，并进行了充分的实验验证。2015年，Karami和Dobre等使用二阶循环平稳统计量对OFDM条件下SM和AlamoutiSTBC进行识别，该算法性能在接收天线≥2时也较好，然而该算法无法对单接收天线条件下的STBC进行识别。同年，Eldemerdash等提出了采用二阶相关函数对STBC信号进行识别的方法，利用不同码对应的接收信号的二阶时延相关函数值不同的特性，通过检验不同码相关函数是否存在峰值对STBC信号进行识别，算法在接收天线数量≥2下进行实验，不适用于单接收天线的情况。上述的研究都需要大量的接收样本才能得到较好的识别效果，且这三种算法对频偏较为敏感；Eldemerdash等提出的算法避免了这些问题，但只适用于多接收天线(接收天线数量≥2)条件，不适用于单接收天线。在单接收天线下的STBC-OFDM盲识别的研究尚属空白。上述四种算法均只对SM-OFDM和AL-OFDM进行了识别，在扩展到其它类型空时分组码的盲识别问题时还会遇到许多问题。由此可以看出，已有的方法还不能满足STBC-OFDM信号盲识别的需要，同时考虑等增益慢衰落频率选择信道环境，还需研究一种更有效的STBC-OFDM信号盲识别方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出了一种基于FOLP的STBC-OFDM信号盲识别方法，同时考虑与真实信道更贴近的等增益慢衰落频率选择信道，它可以较好地满足STBC-OFDM通信中STBC类型识别要求，大大提高了识别性能，并且具有较低的计算复杂度。本专利技术可直接应用于非合作STBC-OFDM通信系统，也可用于相应的软件无线电等系统。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：考虑等增益慢衰落频率选择信道和STBC-OFDM信号模型，结合空时分组码元素的相关性，求取STBC信号的四阶时延矩；采用峰值检测的方法盲识别STBC信号类型。所述的求取STBC信号的四阶矩方法为：考虑信道模型等增益慢衰落频率选择信道，信道模型采用指数能量时延模型。假设最大路径编号pmax，信道模型采用指数能量时延模型：P(p)＝P(0)e-p/5,p＝0,1,...,pmax(1)其中，P(0)为第一路径的功率，p为路径编号，pmax为最后一条路径的编号。考虑具有nt发射天线和nr接收天线的STBC-OFDM系统，其中发射信号采用复调制(不考虑BPSK)的独立同分布信号，这可保证信号的实部和虚部也是独立同分布的。OFDM块的长度为N，每个OFDM块可表示为：其中，式中表示第f根天线的第Ub+u个OFDM块的N个符号，U为码矩阵的长度，其中SM码为U＝1，AL码为U＝2，以此类推，b为码矩阵块的序号，u表示一个码矩阵块内的列序号，且u＝0,1,...,U-1。使用dXb+x表示每个空时分组码矩阵C中发射的OFDM块，X为每个空时分组码矩阵C中包含的OFDM块的数量，x为每个空时分组码矩阵C中OFDM块的序号，x＝0,1,...,X-1。其中，每个AL码矩阵包含2个OFDM块，即X＝2；STBC3中，X＝3；STBC4中，X＝4；SM中X＝nt。dXb+x元素之间互相不相关，即E[dXb+x(k)dXb+x(k')]＝0(3)式中为传输信号能量。根据OFDM定义，在传输端对每个OFDM块进行N点离散快速傅里叶逆变换(N-IFFT)得到时域上的OFDM块对添加循环前缀，假设循环前缀的长度为v，则得到的长度为N+v的OFDM块表示为式中的每个元素可表示为因此，得到在第f根发射天线上发射的所有空时分组码块，可表示为式(8)中第k个元素定义为s(f)(k)，则第i根接收天线接收到的第k个接收信号可以表示为其中，Lh为传输路径的数量，hfi(l)为传输天线f到接收天线i对应的第l条传输路径的信道系数，w(i)(k)为接收天线i对应的加性高斯白噪声(AWGN)，其均值为0，方差为由式(9)，设第i根接收天线上接收信号为其中表示第i根接收天线上接收到的第j个OFDM块，表示为：对第i根接收天线上的接收信号(文中省略上标i，表示为在时延参数(0,τ,0,τ)下的四阶时延矩定义为：本专利技术以4种STBC进行识别为例，分别为空间复用(SM)、AL、STBC3和STBC4。SM码的发射天线数取2，SM-OFDM编码可表示为：AL-OFDM编码可表示为：STBC3-OFDM编码可表示为：STBC4-OFDM编码可表示为：所述的采用峰值检测的方法盲识别STBC信号类型指的是：首先考虑SM-OFDM和AL-OFDM的四阶时延矩，当时延参数为(0,1,0,1)时，有ySM(q,1)＝ψSM(q),q＝0,1,...,Nb-1(17)yAL(q,1)＝E[yAL(q,1)]+ψAL(q),q＝0,1,...,Nb-1(18)其中，ψξ(q)为yξ(q,1)与其均值的偏差。当Nb足够大时，ψξ(q)的值趋近于0。当rq和rq+τ对应两个不同的空时分组码矩阵时，即rq和rq+τ不相关时，E[yAL(q,1)]趋近于0，则yAL(q,1)＝ψAL(q)；当rq和rq+τ对应同一个空时分组码矩阵，即rq和rq+τ相关时，E[yAL(q,1)]＝A，其中A≠0。因此，当时延向量为(0,1,0,1)时，在不考虑噪声影响的情况下，可以得到SM-OFDM和AL-OFDM的FOLP序列：SM-OFDM：[000...]AL-OFDM：[A0A0A0A...]或[0A0A0A0...]AL-OFDM的FOLP序列具有明显的周期性，可以通过离散傅里叶变换对SM-OFDM和AL-OFDM的FLOP序列进行处理，具有周期性的为AL-OFDM码，而不具有周期性的码则为SM-OFDM码。定义y(q,1)的Nb点离散傅里叶变换Y＝[Y(0,τ),Y(1,τ),...,Y(Nb,τ)]，其元素可以表示为则由式(17)和(18)可得YSM(n,1)＝ΨSM(n),n＝0,1,...,Nb-1(20)YAL(n,1)＝Θ+ΨAL(n),n＝0,1,...,Nb-1(21)式中，ΨSM(n)和ΨAL(n)分别代表ψSM(q)和ψAL(q)的离散傅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FOLP的STBC‑OFDM信号盲识别方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤S1：计算STBC‑OFDM接收信号在给定的时延向量下的四阶时延矩；步骤S2：根据两个相邻峰值距离判决STBC信号类型，具体的方法为：根据步骤S1求取的四阶时延矩，得到不同时延τ下FOLP序列：SM‑OFDM：[0 0 0 ...]AL‑OFDM：[A 0 A 0 A 0 A ...]或[0 A 0 A 0 A 0 ...]STBC3‑OFDM：[0 B1 B2 0 0 B1 B2 0 0 ...]STBC4‑OFDM：[C C C C 0 0 0 0 C C C C 0 0 0 0 ...]对其进行离散序列傅里叶变换：y(q,τ)的Nb点离散傅里叶变换Y＝[Y(0,τ),Y(1,τ),...,Y(Nb,τ)]，其元素可以表示为Y(n,τ)=1NbΣk=0K-1y(q,τ)e-j2πqn/Nb,n=0,1,...,Nb-1]]>Z(u,1)=Σm=01|Y(mNb2+u,1)|2,u=0,1,...,Nb2-1]]>Z(u,4)=Σm=01|Y(mNb4+u,4)|2,u=0,1,...,Nb4-1]]>当τ＝4时，ZSTBC4(u,4)在存在两处峰值；当τ＝1时，ZSTBC3(u,1)在存在两处峰值；当τ＝1时，|YAL(n,1)|在n＝0和存在两处峰值；而SM‑OFDM信号不存在任何峰值；通过检测峰值的算法可以区分这四种空时分组码。...
【技术特征摘要】
1.一种基于FOLP的STBC-OFDM信号盲识别方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤S1：计算STBC-OFDM接收信号在给定的时延向量下的四阶时延矩；步骤S2：根据两个相邻峰值距离判决STBC信号类型，具体的方法为：根据步骤S1求取的四阶时延矩，得到不同时延τ下FOLP序列：SM-OFDM：[000...]AL-OFDM：[A0A0A0A...]或[0A0A0A0...]STBC3-OFDM：[0B1B200B1B200...]STBC4-OFDM：[CCCC0000CCCC0000...]对其进行离散序列傅里叶变换：y(q,τ)的Nb点离散傅里叶变换Y＝[Y(0,τ),Y(1,τ),...,Y(Nb,τ)]，其元素可以表示为Y(n,τ)=1NbΣk=0K-1y(q,τ)e-j2πqn/Nb,n=0,1,...,Nb-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫文君，张立民，凌青，张磊，钟兆根，邓向阳，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。