基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法、系统和处理器可读介质技术方案

本发明专利技术公开一种基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法、系统和处理器可读介质。该算法利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，随后计算信号功率包络近似分量的差分值，找到该差分值的最大值与最小值，作为帧起始位置与结束位置。相较于传统的帧检测算法，该算法不依赖特定的帧同步结构，在非合作通信的信号检测中，该算法可以取得满意的效果。另外，相较于基于功率滑动窗的帧检测算法，所提算法的检测成功率有明显的提升。仿真显示在低信噪比下该算法可以准确地估计出OFDM信号帧的起始位置和结束位置。结束位置。结束位置。

【技术实现步骤摘要】
基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法、系统和处理器可读介质


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种基于OFDM信号参数盲估计过程中的帧捕获的算法、系统和处理器可读介质。

技术介绍

[0002]当前在帧同步算法的领域，有很多研究者基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用技术)系统提出了相关算法。1997年Schmidl和Cox就提出了经典的SC算法，成为了用自相关做帧检测的先驱者。之后Park等研究者都对SC算法做了前导码的各种形式的改进，同时也采用了另外的形式做相关，相关算法最大的缺点在于受频偏影响较大，对于非协作通信而言帧检测难度大。
[0003]还有利用滑动窗的信号能量的帧检测算法，该算法利用了分组数据能量值较大的特点，将接收机接收的信息进行自相关运算，得到信号能量值，而噪声信号相关性较差，其能量值较小，而分组数据的能量值较大，这样就可以根据接收信号能量值的变化进行检测。该方式下判决阈值很难选取，而且它依赖于信号能量值的大小，而信号能量与发射机的功率有关，影响能量变化的不确定因素较多，若分组数据能量较小，则帧检测的效果较差。

技术实现思路

[0004]为解决上述存在的问题，本申请针对经典帧同步相关算法以及基于滑动窗的能量检测算法存在的缺陷，提出一种基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法。该算法利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，通过计算信号功率包络近似分量的差分值，找到该差分值的最大值与最小值，并将其作为帧起始位置与结束位置。该算法以提高检测的精度。
[0005]为实现上述目的本申请采用如下技术方案：
[0006]基于小波分解的OFDM帧检测的系统，其包括：
[0007]信号获取模块，用于获得待检测的数据信号；
[0008]过滤模块，用于对获取的检测数据作平滑滤波处理；
[0009]数据处理模块，其用于计算信号功率包络近似分量的差分值，并输出所述差分值的最大值与最小值，
[0010]标记模块，用于将最大值与最小值作为帧起始位置与结束位置。
[0011]优选的，该数据处理模块利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，然后据此计算信号功率包络近似分量的差分值，并输出所述差分值的最大值与最小值。
[0012]基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法，包括如下步骤：
[0013]计算接收机接收到的信号x(n)的功率谱，选择恰当的平滑系数τ
smooth
对信号做平滑滤波，目的是减少噪声影响。
[0014]将经降噪处理后的信号的OFDM功率谱做信号的连续小波变换并以近似系数重构OFDM信号。
[0015]其中，a,τ∈R，a为伸缩变量，τ为平移变量，小波母函数选择的是haar小波，其定义式为：
[0016]利用获得的信号时域功率包络，计算信号各点间的差分值r(k,k+1)＝d(k+1)
‑
d(k)(k＝1,2,....,N
‑
1)，将得到的差分值进行归一化处理，同时计算出差分均值，将各差分值与均值做差，获得最大值与最小值，若最大值和最小值与平均值的差值大于某一阈值，则认为检测到帧数据，并且将最大值和最小值分别作为数据帧的起始位置与结束位置。该算法的于无需依赖特定的帧同步头，这样在未知信号帧结构的前提下，该算法依然可以取得较高的精度。
[0017]有益效果
[0018]相对于现有技术中的方案，本申请的优点：本申请提出的利用小波变换的方法对信号数据帧做盲检测。该算法的优势在于无需依赖特定的帧同步头，对频率偏差不敏感，在不了解信号帧结构的前提下，该算法依然可以取得满意的效果。其次，相较于利用滑动窗的信号能量的帧检测算法，该算法在小波变换的作用下，在低信噪比的条件下检测成功率明显高于基于功率滑动窗的检测算法。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0020]图1为本专利技术实施例的OFDM信号数据帧盲捕获算法的流程图；
[0021]图2为本专利技术实施例的OFDM信号数据帧盲捕获算法与基于信号能量的帧捕获算法在不同信噪比下的帧识别成功率对比图。
[0022]图3为本专利技术实施例的OFDM信号数据帧盲捕获算法与基于信号能量的帧捕获算法在不同信噪比下的均方误差对比图。
具体实施方式
[0023]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。
[0024]本申请提出一种基于小波分解的OFDM帧检测的系统。该系统包括：
[0025]信号获取模块，用于获得待检测的数据信号(信号x(n))；
[0026]过滤模块，用于对获取的检测数据作平滑滤波处理(即对信号滤波)，
[0027]数据处理模块，利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，然后据此计算
信号功率包络近似分量的差分值，并输出该差分值的最大值与最小值，
[0028]标记模块，用于将最大值与最小值作为帧起始位置与结束位置。该系统不依赖特定的帧同步结构，在非合作通信的信号检测中，可以取得满意的效果。
[0029]本专利技术提出一种基于小波分解的OFDM帧检测的算法。该算法利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，然后据此计算信号功率包络近似分量的差分值，然后找到该差分值的最大值与最小值，作为帧起始位置与结束位置。相较于传统帧检测算法，该算法不依赖特定的帧同步结构，在非合作通信的信号检测中，该算法可以取得满意的效果。另外，相较于基于功率滑动窗的信号帧检测算法，所提算法的检测成功率有明显的提升。仿真显示在低信噪比下该算法可以准确估计出OFDM信号帧的起始位置和结束位置，
[0030]接下来结合附图来描述本申请提出的基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法。
[0031]该算法的流程如图1所示。
[0032]该算法的流程包括如下步骤：
[0033]平滑滤波，获取检测数据(信号x(n))并对其作平滑滤波处理，该过程包括计算接收机接收到的信号x(n)的功率谱，选择恰当的平滑系数τ
smooth
对信号做平滑滤波。该步骤的目的在于减少噪声影响。
[0034]信号功率波形重构，即将经降噪处理后的信号的OFDM功率谱做信号的连续小波变换，并以近似系数重构OFDM信号。
[0035]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于小波分解的OFDM帧检测的系统，其特征在于，包括：信号获取模块，用于获得待检测的数据信号；过滤模块，用于对获取的检测数据作平滑滤波处理；数据处理模块，其用于计算信号功率包络近似分量的差分值，并输出所述差分值的最大值与最小值，标记模块，用于将最大值与最小值作为帧起始位置与结束位置。2.如权利要求1所述的基于小波分解的OFDM帧检测的系统，其特征在于，数据处理模块利用小波变换获取信号时域功率包络的近似分量，然后据此计算信号功率包络近似分量的差分值，并输出所述差分值的最大值与最小值。3.基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法，其特征在于，包括：利用小波变换对信号功率波形重构，获取信号时域功率包络的近似分量，计算信号时域功率近似分量的差分值，找出所述差分值的最大值与最小值，并作为帧起始位置与结束位置。4.根据权利要求3中所述的基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法，其特征在于，将经降噪处理后的信号的OFDM功率谱做信号的连续小波变换并以近似系数重构OFDM信号，其中，a,τ∈R，a为伸缩变量，τ为平移变量，5.根据权利要求4中所述的基于OFDM信号数据帧盲捕获的算法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟，董琛，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：