一种无线通信系统信号符号内时延的估计与信号恢复方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于无线通信系统信号符号内时延的估计方法，该时延估计方法包括：步骤1：对基带信息进行预处理，得到正交振幅调制后的已调信号；步骤2：基于所述已调信号的IQ序列进行时延估计，所述时延为在关注的时间T内的偏移量ε与T的比值。基于本发明专利技术的实施例，能够准确估计出符号内时延。够准确估计出符号内时延。够准确估计出符号内时延。

【技术实现步骤摘要】
一种无线通信系统信号符号内时延的估计与信号恢复方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种符号内时延的估计与信号恢复方法。

技术介绍

[0002]在无线通信系统中，通信的发送端和接收端之间是完整的通信过程。首先，发送端把需要传输的原始信息进行基带调制以达到用尽量小的带宽传输尽量多的信息的目的，脉冲成型发送出去；在信道中因噪声等缘故，会造成信号的时延、频偏和相移等；接收端通过匹配滤波消除码间干扰，然后，进行信道估计(例如时延估计、频率估计和相位估计等)、补偿(例如定时校正、频率校正和相位校正等)，经过解调后恢复出基带信息。在通信过程中，由于本地时钟偏移、发送端与接收端之间的相对运动，导致符号时延问题，也称为定时偏移。
[0003]在一些通信系统中，为了提高采样得到的信号的信噪比，会对信号进行上采样，也就是内插，然后再利用数字的方法对信号进行抽取，使最后的采样率与符号速率相等。在进行上采样后，原本相邻的符号之间多了几个内插的符号，当时延大于原本相邻两个符号之间的内插符号的个数时，将产生符号外时延，反之则称为符号内时延。
[0004]现有符号内时延估计方法在低信噪比、高频偏相移的突发场景下，获得的估计值的误差较大，会导致信号无法正确解调，甚至可能导致通信中断，尤其是在传输突发信号时，传统方法存在较大的局限性，不能满足通信要求，这是由于突发信号时间短、突发性强、信噪比低。例如，在基于数据辅助的系统中，常规方法最具有代表性的是Schmidl方案，它采用两段重复的训练序列完成定时偏移的估计和补偿，但由于系统本身的影响(例如，OFDM循环前缀的影响等)，这一方案的定时估计误差较大。此外，常规算法采用的信号恢复规则往往是机械地按照估计出的时延进行补偿，难以应对因为噪声等各种因素而导致时延估计不精确的情况。
[0005]因此，需要对现有技术进行改进，准确估计符号内时延，从而提升链路性能，快速准确得解调信号。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供有效估计符号内时延的估计方法以及相应的信号恢复方法。
[0007]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种用于无线通信系统信号符号内时延的估计方法，包括以下步骤：步骤1：对基带信息进行预处理，得到正交振幅调制后的已调信号；步骤2：基于所述已调信号的IQ序列进行时延估计，所述时延为在关注的时间段内的偏移量与时间段的比值。
[0008]在一个实施例中，所述时延为时延信息的归一化偏移量。
[0009]在一个实施例中，所述步骤2进一步包括：将I路序列和Q路序列分别乘以正弦序列
和余弦序列，进行低通滤波、平方运算；对得到的I和Q两路序列的实部序列和得到的虚部序列分别进行相加、平均；以及对取得的平均值进行反正切运算。
[0010]在一个实施例中，所述时延为
[0011][0012]其中，t是当前时刻，T为关注的总时间，T
s
为符号周期。
[0013]在一个实施例中，所述时延为
[0014][0015]其中，t是当前时刻，T为关注的总时间，T
s
为符号周期，L表示用来计算时延的符号的个数,N为上采样的个数。
[0016]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种基于前述方法的时延估计的信号恢复方法，该方法包括：基于接收到的复数形式的信号以及所述时延估计，分别对其实部和虚部进行补偿。
[0017]在一个实施例中，该方法包括：基于所述时延估计的小数部分对所述信号进行恢复。
[0018]在一个实施例中，该方法还包括：基于周围信号的幅值对所述信号进行恢复。
[0019]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被执行时用于实现前述时延估计方法和/或信号恢复方法。
[0020]根据本专利技术的第四个方面，提供了一种计算系统，包括存储装置和处理器，所述存储装置用于存储一个或者多个计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时用于实现前述时延估计方法和/或信号恢复方法。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：提供了一种新的技术思路和技术方案来对符号内时延进行估计并进行信号恢复；能够准确估计出符号内时延；在高信噪比下对信号恢复有良好的效果；能够在低信噪比、高频偏相移的突发场景下，获得准确的时延估计并恢复原始信号。
附图说明
[0022]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0023]图1示出了根据利用I和Q两信号序列来进行定时误差估计算法的框图。
具体实施方式
[0024]在整个通信过程中，由于发送端和接收端存在时钟不一致、发送端和接收端的相对运动产生的频偏等现实问题，产生符号时延，为获取较高的信噪比，会对信号采用内插再抽取的方法，由此产生符号内时延。若没有一个较好的符号内时延的估计方法，会导致信号无法正确解调，甚至导致无法通信。专利技术人经过对符号内时延的估计算法的研究发现，解决该问题可以通过IQ序列对信号进行处理计算来准确估计符号时延，并有很好的可实施性。这一解决思路与现有技术依据相关函数的峰值等进行求解的技术思路截然不同，属于一种新的技术思路和技术方案。
[0025]为便于理解，下面将按照基带信息预处理、基于IQ序列进行时延估计以及对信号进行恢复分别对根据本专利技术的实施例进行描述。
[0026]1.基带信息预处理
[0027]基带信息经过天线发射出去后，受到信道内加性高斯白噪声、多普勒效应以及收发机本振不同源等因素的影响，其有效信息便引入了噪声、时延和频偏。令基带二进制信息序列为p(k)，将滤波器数字化表示为h(k)，则已调的信息序列为s(k)
·
h(k)。可以得到已调的信息序列经过信道后的表达式：
[0028][0029]其中，A为信号的幅度，s(k)为调制序列的第k个符号，即数据调制信息，ε为信号发出端与接收端之间定时点的偏移量，亦即因时延以及接收端定时不精确等因素而带来误差，Δf为序列的频偏，θ为未知的初始相位，T
s
为符号周期，是调制序列的第k个符号到第k+1个符号中间的时长，n为零均值、方差σ2的加性高斯白噪声。
[0030]此时得到的信号含有基带信息、时延、频偏相移和噪声，根据本专利技术的实施例，可将基带信息和频偏相移看作一体，此时的信号含有三部分，综合信息a(k)、时延和噪声，用下式表示：
[0031]r(k)＝a(k)
·
h(k
‑
ε)+n(k)
ꢀꢀ
(2)
[0032]为了便于理解本专利技术的时延估计，在此以移动通信系统中的NT序列为例进行说明。对NT B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无线通信系统信号符号内时延的估计方法，包括以下步骤：步骤1：对基带信息进行预处理，得到正交振幅调制后的已调信号；步骤2：基于所述已调信号的IQ序列进行时延估计，所述时延为在关注的时间段内的偏移量与时间段的比值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时延为时延信息的归一化偏移量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：将I路序列和Q路序列分别乘以正弦序列和余弦序列，进行低通滤波、平方运算；对得到的I和Q两路序列的实部序列和得到的虚部序列分别进行相加、平均；以及对取得的平均值进行反正切运算。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时延为其中，k＝t/T，t是当前时刻，T为关注的总时间，T
s
为符号周期。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时延为其中，k＝t/T，t是当前时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘垚圻，周德恒，石晶林，李磊，董孟雪，董淮成，李民，石瑾凌，付垠凯，
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：