專(zhuān)利名稱(chēng)：Ofdm相關(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及OFDM信號(hào)接收?？捎糜诟鞣N通信體制的情況下對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)。

背景技術(shù)：
伴隨著當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時(shí)代，無(wú)線通信技術(shù)也在以前所未有的驚人速度向前發(fā)展著。特別是在過(guò)去的十年中，無(wú)線移動(dòng)通信的數(shù)字和射頻電路制造技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展。新一代大規(guī)模集成電路等技術(shù)的出現(xiàn)，使得移動(dòng)設(shè)備的體積更小，價(jià)格更便宜，功能更可靠，這些都極大地推動(dòng)了移動(dòng)無(wú)線通信的發(fā)展。隨著用戶(hù)對(duì)各種實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)需求的增加和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，未來(lái)的無(wú)線通信技術(shù)將朝著寬帶化，高速化的方向發(fā)展。未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以向用戶(hù)提供高達(dá)100Mbit/s的峰值速率。為了支持更高的信息傳輸速率和更高的用戶(hù)移動(dòng)速度，在下一代無(wú)線通信中使用頻譜效率更高，抗多徑能力更強(qiáng)的新型傳輸技術(shù)已經(jīng)成為共識(shí)。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing即正交頻分復(fù)用技術(shù))，作為一種新的多載波調(diào)制技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注，而且已經(jīng)成為B3G系統(tǒng)極具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。
以正交頻分復(fù)用OFDM為代表的多載波調(diào)制技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，例如基于802.11a/g的WLAN系統(tǒng)、數(shù)字視頻廣播DVB T系統(tǒng)和基于802.16的WMAN系統(tǒng)等。自適應(yīng)技術(shù)能夠根據(jù)當(dāng)前的信道環(huán)境變化自適應(yīng)地改變調(diào)制方式(星座點(diǎn)數(shù))、編碼率、發(fā)送功率、擴(kuò)頻增益和信令帶寬等參數(shù)，以便最大限度地發(fā)送信息，從而有效提高頻譜效率，這一點(diǎn)在無(wú)線通信中尤其重要。近年來(lái)自適應(yīng)技術(shù)已經(jīng)成為無(wú)線通信研究中的一個(gè)熱點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地認(rèn)為是無(wú)線通信系統(tǒng)中有效提高頻譜效率的重要手段之一。例如UMTS HSDPA高速下行分組接入和CDMA2000 1X EVDO/DV都將自適應(yīng)調(diào)制作為關(guān)鍵技術(shù)之一。
與傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)相比，多載波OFDM系統(tǒng)與自適應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，除了在傳統(tǒng)的時(shí)間域上進(jìn)行自適應(yīng)之外，還可以很容易地利用多載波系統(tǒng)中的頻率域，即根據(jù)信道情況在不同的子載波上使用不同的調(diào)制方式和分配相應(yīng)的發(fā)送功率，因而它具有很高的靈活性，并能夠獲得更好的系統(tǒng)性能。信道估計(jì)技術(shù)作為自適應(yīng)技術(shù)的一項(xiàng)關(guān)鍵，也越來(lái)越受到人們的注意和研究。而基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計(jì)算法是一種不需要信道先驗(yàn)信息的信噪比估計(jì)算法，在不知道信道狀態(tài)信息的情況下，我們依然可以進(jìn)行信噪比估計(jì)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種OFDM基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計(jì)算法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)OFDM信號(hào)的接收端的信噪比估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)OFDM的自適應(yīng)技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是結(jié)合OFDM接收端數(shù)據(jù)，利用相關(guān)系數(shù)的計(jì)算進(jìn)行OFDM信噪比估計(jì)。
本發(fā)明的OFDM信號(hào)智能接收方法，包括如下步驟 (1)在接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù) (2)在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)。
(3)對(duì)OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計(jì)算； (4)利用步驟(2)獲得的相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的相關(guān)性系數(shù)，計(jì)算得到整個(gè)OFDM符號(hào)的信噪比值。



圖1是本發(fā)明應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)的OFDM系統(tǒng)框圖； 圖2是本發(fā)明的OFDM符號(hào)中的導(dǎo)頻位置示意圖； 圖3是本發(fā)明在多徑信道、QPSK調(diào)制下，信噪比估計(jì)算法性能的比較； 圖4是本發(fā)明多徑信道、QPSK調(diào)制下，信噪比估計(jì)算法性能NMSE的比較； 圖5是本發(fā)明接收方法中的信號(hào)帶寬估計(jì)子流程圖；
具體實(shí)施例方式 信號(hào)在多徑衰落信道中傳輸，信道沖激響應(yīng)(CIR)可表示為 αl，τl分別為第l徑的信道增益和傳播時(shí)延，L為信道多徑數(shù)。假設(shè)信道沖激響應(yīng)長(zhǎng)度不超過(guò)循環(huán)前綴長(zhǎng)度。信道頻域響應(yīng)(CFR)可以表示為 在慢衰落信道中，信道的傳輸系數(shù)可以表示為 Hi，j≈Hi+1，j j＝0，1，…，NP-1 且在OFDM符號(hào)中pi，j＝pi+1，j 本發(fā)明的OFDM信號(hào)智能接收方法，包括如下步驟 步驟1，接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù)； 假設(shè)在OFDM系統(tǒng)完全同步，一個(gè)OFDM符號(hào)中總的子載波數(shù)為N(導(dǎo)頻子載波數(shù)為NP)。那么在一個(gè)OFDM符號(hào)中，導(dǎo)頻子載波的位置可以表示為{0，1，2，…，NP-1}，導(dǎo)頻位置示意圖如圖1所示。
在接收端第i個(gè)OFDM符號(hào)第j個(gè)歸一化導(dǎo)頻子載波可以表示為 Yi，j＝pi，jHi，j+Wi，j j＝0，1，…，NP-1 其中pi，j是發(fā)送端的導(dǎo)頻符號(hào)且|pi，j|2＝1，Hi，j是第i個(gè)OFDM符號(hào)第j個(gè)子信道的信道傳輸系數(shù)。Wi，j是服從獨(dú)立同分布的高斯白噪聲，其均值為0，方差為σ2。
步驟2，在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)。
在接收端第i個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合可以表示為 那么接收端第i+1個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合可以表示為 步驟3，對(duì)OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個(gè)OFDM符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計(jì)算； 根據(jù)估計(jì)理論，U(i)和U(i+1)的互相關(guān)系數(shù)rU(i)U(i+1)(m)在m＝0處的無(wú)偏估計(jì)

(m)可以表示為 無(wú)偏估計(jì)

(m)的期望值可以表示為 上式的成立，是因?yàn)楦咚拱自肼暠旧砭褪遣幌嚓P(guān)的，即 E[Wi，j]＝E[W*i+1，j]＝0 則上式互相關(guān)系數(shù)rU(i)U(i+1)(m)在m＝0可以表示為 令 則有， U(i)和U(i+1)這兩個(gè)序列的相關(guān)系數(shù)可以表示為 步驟4，利用步驟(3)獲得的相鄰兩個(gè)OFDM符號(hào)的相關(guān)性系數(shù)，計(jì)算得到整個(gè)OFDM符號(hào)的信噪比值。
對(duì)于接收端第i個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合U(i)所進(jìn)行的信噪比估計(jì)可以表示為 即我們可以根據(jù)信號(hào)的相關(guān)性進(jìn)行信噪比估計(jì)，而不需要知道信道統(tǒng)計(jì)相關(guān)信息。歸一化的均方根誤差(Normalized Mean Square Error)可以表示為 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明的接收方法不需要先驗(yàn)信息，可用于OFDM信號(hào)的信噪比估計(jì)。
2、本發(fā)明由于采用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行OFDM信噪比估計(jì)，克服了其它信噪比估計(jì)如MMSE信噪比估計(jì)算法計(jì)算復(fù)雜度高的缺陷； 3、本發(fā)明的信噪比估計(jì)受頻偏的影響較小，在存在頻偏估計(jì)誤差的情況下依然能夠獲得良好的性能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)以下仿真性能說(shuō)明 1)仿真條件該部分仿真平臺(tái)是參考WLAN協(xié)議仿真的，WLAN協(xié)議具體參數(shù)如下表所示。其中信道為多徑瑞利信道；一個(gè)OFDM中包括數(shù)據(jù)子載波48個(gè)，導(dǎo)頻子載波4個(gè)，空子載波12個(gè)。FFT周期為64，調(diào)制方式為BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。
WLAN中的系統(tǒng)參數(shù) 仿真是在多徑信道、QPSK調(diào)制下，對(duì)XU、MMSE和基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)算法性能的仿真?；谙嚓P(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)算法在仿真中使用了兩種不同的導(dǎo)頻，一種是一幀的幀頭訓(xùn)練序列，一種是OFDM符號(hào)中的導(dǎo)頻符號(hào)。
2)仿真結(jié)果 圖3到圖5的仿真結(jié)果看出1.在多徑信道下，利用幀頭訓(xùn)練序列基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)算法性能最好，其次是利用導(dǎo)頻符號(hào)的MMSE信噪比估計(jì)算法，接著是利用導(dǎo)頻符號(hào)的基于相關(guān)系數(shù)信噪比估計(jì)算法性能，最后是XU算法。2.利用訓(xùn)練序列估計(jì)的信噪比相比利用導(dǎo)頻符號(hào)做信噪比估計(jì)性能好，這是因?yàn)樵赪LAN中只有4個(gè)導(dǎo)頻，導(dǎo)頻符號(hào)所含有的信息量比較少。3.在存在頻偏的情況下，信噪比估計(jì)算法都會(huì)受到影響，相對(duì)而言基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計(jì)算法性能比較好，受到的影響比較小。
下面在系統(tǒng)平均信噪比為5dB-20dB時(shí)，信道為高斯信道、平坦衰落信道以及多徑信道的情況下，對(duì)該仿真平臺(tái)中采用的基于訓(xùn)練序列的基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計(jì)算法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示 信噪比估計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù) 由上面的測(cè)試數(shù)據(jù)可知，基于相關(guān)系數(shù)的信噪比估計(jì)算法能夠在高斯信道、平坦衰落信道以及多徑信道下取得很好的估計(jì)性能。
權(quán)利要求
1.一種OFDM信噪比估計(jì)算法，包括如下過(guò)程
在OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)。
在接收端第i個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合可以表示為
那么接收端第i+1個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合可以表示為
U(i)和U(i+1)這兩個(gè)序列的相關(guān)系數(shù)可以表示為
對(duì)于接收端第i個(gè)OFDM符號(hào)中導(dǎo)頻符號(hào)的集合U(i)所進(jìn)行的信噪比估計(jì)可以表示為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM信噪比估計(jì)算法，OFDM系統(tǒng)完全同步，且在慢衰落信道中，信道的傳輸系數(shù)可以表示為
Hi，j≈Hi+1，j j＝0，1，…，NP-1
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM信噪比估計(jì)算法，OFDM系統(tǒng)頻偏估計(jì)誤差不能很大。頻偏估計(jì)誤差太大，會(huì)影響OFDM系統(tǒng)的信噪比估計(jì)值的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種OFDM信號(hào)信噪比估計(jì)算法，主要解決現(xiàn)有OFDM信噪比估計(jì)算法需要先驗(yàn)信息以及復(fù)雜度高的問(wèn)題。其步驟是(1)接收端數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到OFDM基帶頻域數(shù)據(jù)；(2)OFDM系統(tǒng)接收端，獲取相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)；(3)對(duì)OFDM系統(tǒng)接收端獲得的相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)計(jì)算；(4)利用步驟(3)獲得的相鄰兩個(gè)OFDM導(dǎo)頻符號(hào)的相關(guān)性系數(shù)，計(jì)算得到整個(gè)OFDM符號(hào)的信噪比值。本發(fā)明能夠有效地對(duì)OFDM信號(hào)的信噪比參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，可用多體制通信環(huán)境中OFDM系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101800728SQ201010119658
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者馬紅梅 申請(qǐng)人:馬紅梅