基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法技术

本发明专利技术提供一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法，该方法包括：根据分布式联合识别的每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值获得合并的OFDM信号倒谱；基于所述合并的OFDM信号倒谱计算OFDM符号的子载波个数的估计值。本发明专利技术的方法通过利用倒谱特征估计OFDM符号循环前缀的长度和子载波个数，能够提高估计准确率并且不依赖于SNR的测量。

【技术实现步骤摘要】
基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术的飞速发展，各种无线接入技术层出不穷的出现，在无线通信技术不断演进的各个阶段，合作通信得到了迅速发展，但出于军事侦查、信息安全、无线频谱资源管理等方面的考虑，非合作通信技术的研究与探讨也逐渐成为热点。正交频分复用(OFDM)作为第四代移动通信中的核心技术，是一种高频谱利用率的多载波调制技术，具有很强的抗多径干扰和抗衰落能力。在非合作通信场景下，由于无发送信号的先验信息，要想获取信息需要对信号进行解调，因此研究非合作通信下OFDM信号的解调在理论研究与实际应用中具有重要意义，其中，OFDM信号的时域参数(例如，子载波个数以及循环前缀长度)是OFDM信号解调的重要参数。在现有技术中，OFDM信号时域参数估计方法主要包括基于OFDM信号的二阶循环平稳特性的时域参数估计方法、基于OFDM信号循环前缀引入的符号特性时域参数估计方法和基于倒谱的OFDM信号时域参数盲估计方法等。其中，基于OFDM信号的二阶循环平稳特性的时域参数估计方法首先利用OFDM信号的自相关特性估计信号的子载波个数，接着利用OFDM信号具有二阶循环平稳特性来估计符号长度，但该方法的性能在多径瑞利信道下下降较快，且采用分布式协同技术提高估计准确率时，需要对SNR进行盲估计；基于OFDM信号循环前缀引入的符号特性时域参数估计方法根据OFDM信号隐含的周期性，通过对功率谱进行预处理提高特征强度，实现对符号周期，子载波个数的估计，但该方法依赖预处理方法，在低信噪比情况下，性能较差，而若采用分布式协同技术提高估计准确率时，需要对SNR进行盲估计；基于倒谱的OFDM信号时域参数盲估计方法对OFDM信号做倒谱处理，根据其倒谱在子载波个数处有峰值，通过搜索峰值来估计OFDM信号的子载波个数，根据其倒谱方差呈现以符号周期的周期性，取其自相关求取符号周期长度，但该方法在低信噪比情况下性能下降较快。综上，现有技术中OFDM信号时域参数估计方法主要面临的问题是：OFDM信号时域参数估计准确率低，特别是在许多非合作通信场景中，由于环境恶劣，导致信号被噪声淹没，在低信噪比多径信道条件下，参数估计的准确率很难保证；而当采用分布式协同技术来提高准确率时，其往往依赖于SNR盲估计，而目前SNR盲估计的研究较少或存在限制，例如，SNR全盲估计的难度较大、不准确以及计算开销大等问题。具体地，SNR盲估计的限制主要体现在以下方面：例如，目前SNR盲估计方法主要有基于循环前缀的SNR盲估计方法和基于虚载波的SNR盲估计方法，其中基于循环前缀的SNR盲估计方法首先利用自相关函数的特性粗略估计出信道阶数，确定循环前缀中不受符号间干扰的数据区间，然后根据选定区间的数据的自相关数值估计接收信号的信号功率，最后利用循环前缀数据为部分有用数据的复制这一特性估计出噪声功率，从而估计出接收信号的信噪比，但该方法依赖循环前缀中不受干扰的数据量，但在实际应用中，这些数据量相对较少，因此实用性不大；在基于虚载波的SNR盲估计方法中，OFDM系统为了抑制相邻信道的干扰，会在频谱的两端加上保护带，即在频谱两端填充部分0。另外，对OFDM系统进行过采样，也要在IFFT前向OFDM符号中添加0，通常叫做虚载波。这些0点，在经过信道时会加上噪声，而不包含其他信号，利用这些0频点就可以估计出噪声功率，但是需要考虑相邻频带的干扰。而且受到0频点数量的限制，只有当虚载波数据足够多时才能有较好的性能，而且如何排除受到干扰的虚载波也是一个难题。因此，需要对现有技术改进，以提高低信噪比情况下OFDM时域参数估计的准确率，从而保证信号能够正确解调。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法，以提高参数估计的准确率。根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法。该方法包括以下步骤：步骤1：根据分布式联合识别的每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值获得合并的OFDM信号倒谱；步骤2：基于所述合并的OFDM信号倒谱计算OFDM符号的子载波个数的估计值。在一个实施例中，步骤1包括：步骤11，计算所述每个协作接收端的信号倒谱；步骤12：根据所述每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值确定每个协作接收端的权重；步骤13：基于所述每个协作接收端的权重计算所述合并的OFDM信号倒谱。在一个实施例中，协作接收端i的权重表示为：其中，i表示协作接收端的编号，ci(0)表示协作接收端i的信号倒谱零点处的幅值，N表示协作接收端的数目。在一个实施例中，所述合并的OFDM信号倒谱为：wi表示协作接收端i的权重，表示协作接收端i的信号倒谱实部的幅值。在一个实施例中，在步骤2中，根据所述合并的OFDM信号倒谱实部在子载波个数处出现峰值的特征通过峰值搜索获得OFDM符号的子载波个数的估计值。在一个实施例中，所述峰值搜索的范围为或Nr表示计算倒谱的逆傅里叶变换的点数。在一个实施例中，本专利技术的方法还包括：步骤3：根据所述每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值获得合并的OFDM信号倒谱方差；步骤4：根据所述合并的OFDM信号倒谱方差通过峰值搜索获得OFDM符号周期的估计值；步骤5：根据所获得的OFDM符号的子载波个数的估计值和所获得的OFDM符号周期的估计值获得OFDM符号的循环前缀的估计值，表示为：其中，表示OFDM符号的循环前缀的估计值，表示OFDM符号周期的估计值，表示OFDM符号的子载波个数的估计值。在一个实施例中，所述OFDM符号周期的估计值表示为：其中，V(n)为合并的OFDM信号倒谱方差，搜索范围取值为与现有技术相比，本专利技术的优点在于：利用倒谱零点处的幅值与SNR呈正相关性的特点，以OFDM信号倒谱零点作为分布式协作点的权重，根据不同信道条件估计准确度的不同，给与不同的权重，并采用加权融合算法来提高时域参数估计的准确率；在时域参数估计中，利用OFDM倒谱实部的均值在0点处与子载波个数处出现峰值的特点估计子载波的数量，利用OFDM信号的倒谱方差呈现以符号长度为周期的周期性特点估计OFDM符号的周期，并进而获得循环前缀的估计值，提高了低信噪比情况下OFDM信号时域参数估计的准确率。附图说明以下附图仅对本专利技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本专利技术的范围，其中：图1示出了现有技术中OFDM信号参数估计的示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法的流程图；图3示出了OFDM信号倒谱实部的示意图；图4示出了OFDM信号倒谱方差的示意图；图5示出了高斯白噪声信道下OFDM符号子载波个数估计准确率；图6示出了多径瑞利信道下OFDM符号子载波个数估计准确率；图7示出了多径瑞利信道下OFDM符号循环前缀的估计准确率。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。OFDM信号参数估计包括OFDM系统参数估计和同步参数估计，系统参数例如包括频偏、符号率、循环前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法，包括以下步骤：步骤1：根据分布式联合识别的每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值获得合并的OFDM信号倒谱；步骤2：基于所述合并的OFDM信号倒谱计算OFDM符号的子载波个数的估计值。

【技术特征摘要】
1.一种基于倒谱的OFDM信号时域参数估计方法，包括以下步骤：步骤1：根据分布式联合识别的每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值获得合并的OFDM信号倒谱；步骤2：基于所述合并的OFDM信号倒谱计算OFDM符号的子载波个数的估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1包括：步骤11，计算所述每个协作接收端的信号倒谱；步骤12：根据所述每个协作接收端的信号倒谱零点处的幅值确定每个协作接收端的权重；步骤13：基于所述每个协作接收端的权重计算所述合并的OFDM信号倒谱。3.根据权利要求2所述的方法，其中，协作接收端i的权重表示为：其中，i表示协作接收端的编号，ci(0)表示协作接收端i的信号倒谱零点处的幅值，N表示协作接收端的数目。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述合并的OFDM信号倒谱为：wi表示协作接收端i的权重，表示协作接收端i的信号倒谱实部的幅值。5.根据要求1所述的方法，其中，在步骤2中，根据所述合并的OFDM信号倒谱实部在子载波个数处出现峰值的特征通过峰值搜索获得OFDM符号的子载波个数的估计值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述峰值搜索的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，周一青，田霖，孙茜，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11