專利名稱：一種基于二次譜線生成的ofdm系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及OFDM系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法。

背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，由于具有較強(qiáng)的抗多徑、抗碼間干擾和高頻譜利用率，隨著寬帶無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，OFDM系統(tǒng)以其具有高傳輸速率和高頻譜效率等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。OFDM技術(shù)與多入多出技術(shù)(MIMO，Multiple Input and Multiple Output)相結(jié)合，在提高無線鏈路的傳輸速率和可靠性方面具有巨大潛力。OFDM技術(shù)還易于和其他多種接入方法結(jié)合使用，構(gòu)成OFDMA系統(tǒng)，其中包括MC-CDMA、Hop-OFDM，以及OFDM-TDMA等等。這些與OFDM相關(guān)的新技術(shù)，都具有良好的發(fā)展前，與此同時(shí)OFDM系統(tǒng)也給無線電監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域帶來一系列新的課題，比如OFDM系統(tǒng)的信號(hào)偵收等。當(dāng)然對(duì)OFDM系統(tǒng)的信號(hào)偵收不僅僅適用于監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，還能用于自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)，自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)實(shí)際上是利用OFDM調(diào)制方式的靈活性，可以隨著信道信息的變化而自適應(yīng)的調(diào)整調(diào)制參數(shù)，如編碼方式、碼元速率等，是一種智能化的通信方式。在自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)的頻譜效率，在接收端也采用無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)偵收處理方式。而識(shí)別碼速率等參數(shù)是無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)偵收處理過程中的一個(gè)必不可少的步驟。
碼速率是通信系統(tǒng)的重要參數(shù)，當(dāng)碼速率未知時(shí)，就無法完成OFDM系統(tǒng)解調(diào)器的設(shè)計(jì)。目前，通過專利檢索，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別的解決方案，目前檢索到的、已提出專利申請(qǐng)的類似碼速率識(shí)別方法有1.“OFDM系統(tǒng)的速率選擇”，(公開號(hào)CN1615623，申請(qǐng)?zhí)?2827304.4，申請(qǐng)人高通股份有限公司，發(fā)明人A·賈拉里；I·J·弗南德茲科巴頓)。它是根據(jù)等效(平坦)信道的度量確定可以通過OFDM傳輸在給定的多徑信道上可靠發(fā)送的最大數(shù)據(jù)速率，對(duì)于給定的多徑信道和特定的速率而言，所述度量最初從等效數(shù)據(jù)速率和特定的調(diào)制方案中導(dǎo)出，如果度量大于或等于閾值SNR，則特定速率被視為由多徑信道支持，該方法無法在沒有先驗(yàn)信息的情況下對(duì)OFDM系統(tǒng)的碼速率進(jìn)行識(shí)別。2.“用于無線通信的語音編碼速率確定方法”，(公開號(hào)1373584，申請(qǐng)?zhí)?00510112292.9，申請(qǐng)人UT斯達(dá)康通訊有限公司，發(fā)明人喬嘉；杜穎鋼；張晶)。該方法以該多速率聲碼器其中一個(gè)語音編碼速率將語音信號(hào)編碼為語音幀；根據(jù)接收到的所述語音幀的每種質(zhì)量類型的發(fā)生率或連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)，生成所述語音信號(hào)編碼速率的調(diào)整信息，該方法無法對(duì)OFDM系統(tǒng)的碼速率進(jìn)行識(shí)別。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種識(shí)別概率高，抗噪性能強(qiáng)，高性能的一種基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法，其步驟為 (1)、利用OFDM系統(tǒng)的信號(hào)分段進(jìn)行第一次譜線生成，形成譜線序列組； (2)、對(duì)該譜線序列組，利用譜線刻度位置形成新輔助信號(hào)； (3)、對(duì)該新輔助信號(hào)序列進(jìn)行第二次譜線生成，形成第二次譜線序列； (4)、對(duì)第二次譜線序列檢測(cè)出譜線間隔值，并將該值與設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，如果大于門限值，即為OFDM系統(tǒng)碼速率，算法終止；當(dāng)小于門限時(shí)，則回到步驟(2)。
本發(fā)明是針對(duì)OFDM系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)和信號(hào)解調(diào)的實(shí)際應(yīng)用，提出了一種高性能的碼速率識(shí)別方法。首先，通過對(duì)信號(hào)第一次譜線生成后，對(duì)該譜線重構(gòu)為輔助信號(hào)。其次，對(duì)該輔助信號(hào)進(jìn)行第二次譜線生成，通過檢測(cè)第二次生成譜線的間隔，實(shí)現(xiàn)對(duì)OFDM系統(tǒng)的碼速率識(shí)別。這種方法能夠在復(fù)雜信號(hào)環(huán)境中對(duì)碼速率進(jìn)行有效識(shí)別，識(shí)別概率高，抗噪性能強(qiáng)，并且無需OFDM系統(tǒng)先驗(yàn)信息，有利于通信接收的自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)。因此，這種方法對(duì)于智能OFDM系統(tǒng)的研制具有重要意義。
本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明有效地解決了OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別問題，彌補(bǔ)了目前OFDM系統(tǒng)中這一空白。本方法不僅識(shí)別概率高，而且具有很強(qiáng)的抗噪性，能識(shí)別各子道相異調(diào)制模式，對(duì)OFDM系統(tǒng)的盲接收和自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)的研制等具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)，本發(fā)明適用性強(qiáng)，也可以對(duì)其它多種信號(hào)碼速率進(jìn)行有效估計(jì)，能夠應(yīng)用于多種通信系統(tǒng)，性能優(yōu)越。



本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明的流程圖； 圖2是本發(fā)明中OFDM的信號(hào)序列分段示意圖； 圖3是本發(fā)明中輔助序列構(gòu)造示意圖； 圖4是本發(fā)明中基于二次譜線生成的碼速率識(shí)別方法正確率曲線。

具體實(shí)施例方式 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
本發(fā)明提出了一種性能優(yōu)越、實(shí)用性強(qiáng)的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法，其核心思想是利用了信號(hào)的二次生成譜線特性，信號(hào)的二次生成譜線能夠提供特有的信號(hào)特征。
OFDM系統(tǒng)中的信號(hào)是在頻域內(nèi)將信道分成多個(gè)子信道，在每個(gè)子信道上使用獨(dú)立的子載波分別調(diào)制，并且進(jìn)行并行傳輸?shù)囊环N信號(hào)。
在OFDM系統(tǒng)中，信號(hào)具有二次譜線特征。要利用該特性對(duì)信號(hào)進(jìn)行碼速率識(shí)別，則需要首先分析信號(hào)的二次譜線結(jié)構(gòu)。由于OFDM調(diào)制方式的靈活性，使得發(fā)射端可以有很多組合方式，例如各子載波的信號(hào)調(diào)制方式可以是BPSK、QPSK、16QAM與64QAM等等。
為描述方便而又不失一般性，OFDM系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)可表示為 其中f0.是載頻，φ0.是初始相位，ck，n來自有限符號(hào)的星座，q(t)為成形脈沖，T0為脈沖寬度，t0為脈沖的起始時(shí)間，|t0|＜T0/2。N代表子載波個(gè)數(shù)，Δf為子載波間隔。由上述一般性的OFDM傳輸系統(tǒng)，我們進(jìn)行推導(dǎo)OFDM系統(tǒng)的二次譜線生成表達(dá)式如下 上式x(t)還可表示為
其中， 可以得出 gk(t)即為子載波上的傳輸波形，因?yàn)棣＝1/T0，所以

故 同樣為描述方便而又不失一般性，假定子載波上的調(diào)制方式為QPSK(若子載波是其他調(diào)制方式，也可以得到類似結(jié)果)；在每符號(hào)周期內(nèi)，每子載波上的信號(hào)是不相關(guān)且相互正交，且信號(hào)具有前后不相關(guān)性。因此r(t)的譜線生成函數(shù)可以表示為
其中，Q(f)是.q(t)的傅里葉變換，f.為第一次生成譜線刻度，α為第二次生成譜線刻度。
故OFDM系統(tǒng)的信號(hào)二次生成譜線經(jīng)過公式推導(dǎo)可表示為
根據(jù)上式可以直觀地分析出，當(dāng)

時(shí)二次譜線呈現(xiàn)周期性的峰值變化，而其它情況下為0，利用這個(gè)特征能夠識(shí)別OFDM系統(tǒng)碼速率。
本發(fā)明中OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法的基本步驟為 利用OFDM系統(tǒng)的信號(hào)分段進(jìn)行第一次譜線生成，形成譜線序列組； 對(duì)該譜線序列組，利用譜線刻度位置形成新輔助信號(hào)； 對(duì)該新輔助信號(hào)序列進(jìn)行第二次譜線生成，形成第二次譜線序列； 對(duì)第二次譜線序列檢測(cè)出譜線間隔值，并將該值與設(shè)定的門限值(經(jīng)過多次仿真得出的經(jīng)驗(yàn)值)進(jìn)行比較，如果大于門限，即為OFDM系統(tǒng)碼速率，算法終止。當(dāng)小于門限時(shí)，則回到(2)。
基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別流程如圖1所示 下面以一示例說明基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別流程。
假設(shè)OFDM信號(hào)序列長度為l＝m×n，即為， {x(1)，x(2)，x(3)，...，x(mn)}先對(duì)其分段，每段為m點(diǎn)長度序列，一共n段，可表示為圖2所示。
然后分別對(duì)每段序列進(jìn)行傅立葉變換，得到第一次譜線生成序列，長度為l＝m×n。
在此基礎(chǔ)上，從第一次譜線生成序列中的每段數(shù)據(jù)中同一頻點(diǎn)(頻點(diǎn)任選)上的譜線生成值，選取它們出來構(gòu)造輔助序列，比如可選每段數(shù)據(jù)第二個(gè)頻點(diǎn)譜線生成值構(gòu)造輔助序列，即{X(2)，X(m+2)，X(2m+2)，…，X((n-1)m+2)}，用虛線框標(biāo)注如圖3所示。
再次對(duì)新輔助序列進(jìn)行傅立葉變換，得到長度為n的二次譜線序列可表示為Y(1)，Y(2)，Y(3)，….，Y(n)，從而得到二次譜線間隔。
最后，把得到的二次譜線間隔與根據(jù)大量的仿真實(shí)驗(yàn)得到的門限相比較，如果大于門限，即可得到識(shí)別的碼速率結(jié)果。如果小于門限，重新選擇第一譜線數(shù)據(jù)，并構(gòu)造新的序列，繼續(xù)進(jìn)行二次譜線和門限判決，如此循環(huán)，直至第一次譜線數(shù)據(jù)循環(huán)完結(jié)。
對(duì)基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法的正確性和識(shí)別性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并能滿足實(shí)時(shí)性運(yùn)算的要求。以下為實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果，仿真參數(shù)為信號(hào)各路子載波采用QPSK調(diào)制，采樣率和碼速率比值為4，加性高斯白噪聲環(huán)境。圖4給出了在加性高斯白噪聲信道中，1000次Monte Carlo的OFDM碼速率正確識(shí)別概率曲線。從圖中曲線可見，在信噪比大于2dB時(shí)，本專利申請(qǐng)?zhí)岢龅姆椒ǖ淖R(shí)別正確率在90％以上。因此，該方法能夠在較低信噪比下有效識(shí)別OFDM系統(tǒng)碼速率。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法，其特征在于其步驟為
(1)、利用OFDM系統(tǒng)的信號(hào)分段進(jìn)行第一次譜線生成，形成譜線序列組；
(2)、對(duì)所述譜線序列組，利用譜線刻度位置形成新輔助信號(hào)；
(3)、對(duì)所述新輔助信號(hào)序列進(jìn)行第二次譜線生成，形成第二次譜線序列；
(4)、對(duì)所述第二次譜線序列檢測(cè)出譜線間隔值，并將該值與設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，如果大于門限值，即為OFDM系統(tǒng)碼速率，算法終止；當(dāng)小于門限時(shí)，則回到步驟(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于二次譜線生成的OFDM系統(tǒng)碼速率識(shí)別方法，其步驟為(1)利用OFDM系統(tǒng)的信號(hào)分段進(jìn)行第一次譜線生成，形成譜線序列組；(2)對(duì)該譜線序列組，利用譜線刻度位置形成新輔助信號(hào)；(3)對(duì)該新輔助信號(hào)序列進(jìn)行第二次譜線生成，形成第二次譜線序列；(4)對(duì)第二次譜線序列檢測(cè)出譜線間隔值，并將該值與設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，如果大于門限值，即為OFDM系統(tǒng)碼速率，算法終止；當(dāng)小于門限時(shí)，則回到步驟(2)。本發(fā)明識(shí)別概率高，抗噪性能強(qiáng)。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101826932SQ200910312878
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者彭勃, 熊維族, 熊剛 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所