专利名称：Mimo-ofdm系统的天线数目检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法和装置。
背景技术：
无线电频谱管理是行政管理和科学技术的结合，其目的在于确保无线电台站设备不引起有害干扰，并能进行有效的工作和服务。而无线电监测是无线电频谱管理过程的重要手段，一般是指采用技术手段和一定的设备对无线电发射的基本参数进行测量，例如频率、带宽、调制方式、编码方式等等。传统的无线电频谱管理一般都是针对单天线的收发系统，然而，随着无线通信朝 着大容量、高传输率和高可靠性方向发展，MMO和OFDM技术作为近年来兴起的宽带技术，如图I所示，图I为一个示例的MIM0-0FDM系统的结构示意图,在发送端,信源比特流经过编码、调制和空间信号处理，形成的复信息符号流映射到各根天线上。紧接着，每一根发送天线上的符号和导频符号映射为频域子载波并进行IFFT变换得到时域符号，该时域符号加入循环前缀(CP)后经过功放和射频链路发送到无线信道。MIM0-0FDM系统能够在不增加带宽的情况下，成倍地提高系统容量和频谱利用率及通信的可靠性，因而在3G、4G以及未来的无线电通信系统当中得到广泛的应用，而由此也带来了频谱的过度使用和相互干扰的问题，因此，有必要纳入频谱管理和监测的范畴。传统的无线电监测技术，在对多天线的MMO-OFDM系统进行监测时，由于无法准确地检测MIM0-0FDM系统发送端的天线数目，容易导致无线电检测参数无法准确识别。
发明内容
基于此，有必要针对传统的无线电监测技术无法准确地检测MMO-OFDM系统发送端的天线数目的问题，提供一种MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法和装置。一种MMO-OFDM系统的天线数目检测方法，包括以下步骤计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵；对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值；根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目。一种MMO-OFDM系统的天线数目检测装置，包括自相关矩阵计算模块，用于计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵；特征分解模块，用于对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值；天线数目判定模块，用于根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目。上述MMO-OFDM系统的天线数目检测方法和装置，通过计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵的特征值来判定MIM0-0FDM系统的天线数目，可以准确地识别出发送端的的天线数目，从而可以为无线信号的识别提供了重要技术支持，提高了无线信号的识别的准确性和识别效率，从技术手段上保障对MMO-OFDM系统的无线电发射情况的有效地监测。
图I为一个实例的MMO-OFDM系统的结构示意图；图2为一个实施例的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法流程图；图3为较佳实施例的MMO-OFDM系统的天线数目检测方法流程图；图4为一个实施例的MIM0-0FDM系统的天线数目检测装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的MMO-OFDM系统的天线数目检测方法的具体实施方式
作详细描述。图2示出了一个实施例的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法流程图，包括以下步骤步骤SlOl，计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵；在一个实施例中，计算过程包括根据MIM0-0FDM信道的信号模型计算接收天线的输入矢量，然后并根据所述输入矢量进行自相关运算获得MMO-OFDM信号的自相关矩阵；具体地，基于MMO-OFDM信道的信号模型，将接收到的并行数据流去循环前缀并通过FFT将时域符号恢复至频域符号，将频域符号进行载波解映射获得导频符号，根据导频符号进行信道估计得到MIM0-0FDM信道矩阵H ;假设发送端的天线数目为L，接收端的天线数目为N，且满足N>L，则根据平坦的MMO-OFDM信道的信号模型可得接收端的阵列天线的输入矢量记为X = [X1, xN]τ ;则接收到的MMO-OFDM信号的自相关矩阵为=Rxx =Ε[ΧΧη]。步骤S102，对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值；在本步骤中，优选的，利用MUSIC (Multiple Signal Classification)算法对所述自相关矩阵进行特征分解；具体地，将Rxx进行特征分解，假设其特征值为U1, λ2，…λΝ}，由|Κχχ-λ」=0，则Rjk可以表不为Rxx = /:'[λ-χ" ] = AR i Au 十 σ 式中，Rss = E(ssh)是信号自相关矩阵，I为单位阵,σ 2为噪声方差，A是由线性独立的导引向量构成且是列满秩的。S103，根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目；在本步骤中，主要是根据接收天线的数目与特征值中噪声特征值的重数来确定发送端的MMO-OFDM系统天线数目；具体地，当接收信号不是高度相关时，自相关矩阵Rxx是非奇异的。列满秩的A和非奇异的Rxx，使得当信源数L小于阵元数N时，NXN矩阵ARssAh是半正定的，且秩为L，由其线性特性可知，ARssAh的特征值Vi中有N-L个相近的特征值，且都接近于σ 2。在一个实施例中，判定的过程包括以下步骤(a)、将所述特征值按大小顺序进行排序；
具体地，假设将Rxx的N个特征值按从大到小顺序排列，则取值相近的特征值会排列在一起；(b)、计算相邻两个特征值之间的差值；具体地，由于实际操作中用于估计自相关矩阵的样本点总数是有限的，计算所得的特征值存在细微的变化，所以对应噪声功率特征值并不严格相等，而是一组差别不大的特征值，通过计算差值Λ λ,+ Ν^，〗。···，可以获得相邻两个特征值的差别范围；(C)、根据预设阈值判决所述差值确定所述特征值中噪声特征值的重数；具体地，预设阈值Λ P来判定上述计算的差值Λ λ N_i，假如Λ λ Ν_ I在阈值Λ P范围内，即I Λ An_J <ΛΡ，可确定这两个特征值是噪声特征值，进而可以计算噪声特征值的重数K ；(d)、根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MMO-OFDM系统的 天线数目；具体地，发送端的MMO-OFDM系统的天线数L=N-K。在另一个实施例中，判定的过程包括以下步骤(e)、在无信号状态下检测接收天线的噪声功率；具体地，在接收天线无信号状态下，对接收的噪声功率进行多次估计，求平均获得较为准确的噪声功率σ 2 ；(f)、根据所述噪声功率判断所述特征值确定所述特征值中噪声特征值的重数；具体地，假设Λ δ为设定的误差范围，则(J 2|,N=1，2，3...，根据符合上述判定条件的特征值即可确定特征值中噪声特征值的重数K;(g)、根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIM0-0FDM系统的天线数目；具体地，发送端的MMO-OFDM系统的天线数目L=N-K。较优的，考虑到目前的MIM0-0FDM系统的发射天线数一般为2至3根，因此N可以取5或6。在一个优选实施例中，如图3所示，本发明的MMO-OFDM系统的天线数目检测方法在步骤SlOl前还包括步骤SlOO 步骤S100，计算接收天线接收的无线信号的峰均比，根据判决门限判决所述峰均比识别出无线信号中的MMO-OFDM信号；具体地，峰均比(PAPR)是测量信号包络起伏的度量值，是信号的峰值幅度(max [P (η)])与平均幅度(E [P (η)])的比值，即PAPR
I--[P (η)]由于MMO信号是由多根天线发射产生的，每根发射天线具有相对独立的信号，这些信号在接收端叠加后会具有较大的峰均比；同时，由于OFDM处理具有FFT运算，同样会导致信号具有较大的峰均比；所以，根据判决门限判决峰均比可以识别MMO-OFDM信号；较优的，判决门限可以设置为5dB，即当峰均比超过5dB时，判定接收天线接收到的无线信号是MMO-OFDM信号。下面结合附图对本发明的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法对应装置的具体实施方式
作详细描述。图4是一个实施例的MMO-OFDM系统的天线数目检测装置结构示意，包括
自相关矩阵计算模块，用于计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵；特征分解模块，用于对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值；天线数目判定模块，用于根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目。下面阐述本发明的MMO-OFDM系统的天线数目检测装置的较佳实施例。在本实施例中，在所述自相关矩阵计算模块前还包括信号识别模块，用于计算接收天线接收的无线信号的峰均比，根据判决门限判决所述峰均比识别出无线信号中的MIM0-0FDM 信号；具体地，峰均比(PAPR)是测量信号包络起伏的度量值，是信号的峰值幅度(max [P (η)])与平均幅度(E [P (η)])的比值ΡΑΙΨ 二 ； \；J·
/:[/)(")]由于MMO信号是由多根天线发射产生的，每根发射天线具有相对独立的信号，这些信号在接收端叠加后会具有较大的峰均比；同时，由于OFDM处理具有FFT运算，同样会导致信号具有较大的峰均比；所以，信号识别模块根据判决门限判决峰均比可以识别MIM0-0FDM 信号；较优的，信号识别模块采用的判决门限可以为5dB，即当峰均比超过5dB时，判定接收天线接收到的无线信号是MIM0-0FDM信号。在本实施例中，所述特征分解模块进一步用于根据MMO-OFDM信道的信号模型计算接收天线的输入矢量，并根据所述输入矢量进行自相关运算获得MMO-OFDM信号的自相关矩阵；具体地，特征分解模块基于MMO-OFDM信道的信号模型，将接收到的并行数据流去循环前缀并通过FFT将时域符号恢复至频域符号，将频域符号进行载波解映射获得导频符号，根据导频符号进行信道估计得到MIM0-0FDM信道矩阵H ;假设发送端的天线数目为L，接收端的天线数目为N，且满足N>L，则根据平坦的MMO-OFDM信道的信号模型可得接收端的阵列天线的输入矢量记为X = [X1,...，xN]T ;则接收到的MIM0-0FDM信号的自相关矩阵为RXX = E [χχΗ] ο在本实施例中，所述天线数目判定模块主要是根据接收天线的数目与特征值中噪声特征值的重数来确定发送端的MIM0-0FDM系统天线数目；作为一个实施例，天线数目判定模块包括排序单元，用于将所述特征值按大小顺序进行排序；具体地，假设将Rxx的N个特征值按从大到小顺序排列，则取值相近的特征值会排列在一起；差值计算单元，用于计算相邻两个特征值之间的差值；具体地，由于实际操作中用于估计自相关矩阵的样本点总数是有限的，所以对应噪声功率特征值并不严格相等，而是一组差别不大的特征值，通过计算差值Λ Xn^N=I, 2，3···，可以获得相邻两个特征值的差别范围；第一判决单元，用于根据预设阈值判决所述差值确定所述特征值中噪声特征值的重数；具体地，预设阈值Λ P来判定上述计算的差值Λ λ η，假如Λ入,_1在阈值八？范围内，即I Λ an_J ( Λ P，可确定这两个特征值是噪声特征值，进而可以计算噪声特征值的重数K ;
第一天线数目计算单元，根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIM0-0FDM系统的天线数目；具体地，发送端的MIM0-0FDM系统的天线数L=N-K。作为另一个实施例，天线数目判定模块包括功率检测单元，用于在无信号状态下检测接收天线的噪声功率；具体地，在接收天线无信号状态下，对接收的噪声功率进行多次估计，求平均获得较为准确的噪声功率σΒ2;判断单元，用于根据所述噪声功率判断所述特征值确定所述特征值中噪声特征值的重数；具体地，假设Λ λ为设定的误差范围，则41^|4-<|，#1，2，3-，根据符合上述判定条件的特征值即可确定特征值中噪声特征值的重数K;第二天线数目计算单元，用于根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MMO-OFDM系统的天线数目；具体地，发送端的MMO-OFDM系统的天线数目L=N_K。较优的，考虑到目前的MIM0-0FDM系统的发射天线数一般为2至3根，因此N可以 取5或6。本发明的MIM0-0FDM系统的天线数目检测装置与本发明的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法——对应，在上述MMO-OFDM系统的天线数目检测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于MMO-OFDM系统的天线数目检测装置的实施例中，在此不再赘述。本发明的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法和装置，可以识别MIM0-0FDM系统的天线数目，从而可以为信号识别提供重要的参考，提高了对MIM0-0FDM系统的信号识别、破译、干扰的准确率和识别效率。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种MIMO-OFDM系统的天线数目检测方法，其特征在于，包括以下步骤 计算接收的MIMO-OFDM信号的自相关矩阵； 对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值； 根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目。
2.根据权利要求I所述的MIM0-0FDM系统的天线数目检测方法，其特征在于，在所述计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵的步骤前还包括 计算接收天线接收的无线信号的峰均比，根据判决门限判决所述峰均比识别出无线信号 >中的MMO-OFDM信号。
3.根据权利要求I所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别方法，其特征在于，所述计算接收的MMO-OFDM信号的自相关矩阵的步骤包括 根据MMO-OFDM信道的信号模型计算接收天线的输入矢量，并根据所述输入矢量进行自相关运算获得MMO-OFDM信号的自相关矩阵。
4.根据权利要求I所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别方法，其特征在于，所述根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目的步骤包括 将所述特征值按大小顺序进行排序； 计算相邻两个特征值之间的差值； 根据预设阈值判决所述差值确定所述特征值中噪声特征值的重数； 根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIM0-0FDM系统的天线数目。
5.根据权利要求I所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别方法，其特征在于，在所述将所述特征值按大小顺序进行排序的步骤前还包括 在无信号状态下检测接收天线的噪声功率； 根据所述噪声功率判断所述特征值确定所述特征值中噪声特征值的重数； 根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIM0-0FDM系统的天线数目。
6.一种MMO-OFDM系统的天线数目检测装置，其特征在于，包括 自相关矩阵计算模块，用于计算接收的MIM0-0FDM信号的自相关矩阵； 特征分解模块，用于对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值； 天线数目判定模块，用于根据所述特征值判定MIM0-0FDM系统的天线数目。
7.根据权利要求6所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别装置，其特征在于，在所述自相关矩阵计算模块前还包括 信号识别模块，用于计算接收天线接收的无线信号的峰均比，根据判决门限判决所述峰均比识别出无线信号中的MMO-OFDM信号。
8.根据权利要求6所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别装置，其特征在于，所述特征分解模块进一步用于 根据MIM0-0FDM信道的信号模型计算接收天线的输入矢量，并根据所述输入矢量进行自相关运算获得MMO-OFDM信号的自相关矩阵。
9.根据权利要求6所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别装置，其特征在于，所述天线数目判定模块包括 排序单元，用于将所述特征值按大小顺序进行排序； 差值计算单元，用于计算相邻两个特征值之间的差值；第一判决单元，用于根据预设阈值判决所述差值确定所述特征值中噪声特征值的重数； 第一天线数目计算单元，根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIMO-OFDM系统的天线数目。
10.根据权利要求7所述的MIM0-0FDM系统的天线数目识别装置，其特征在于，所述天线数目判定模块包括 功率检测单元，用于在无信号状态下检测接收天线的噪声功率； 判断单元，用于根据所述噪声功率判断所述特征值确定所述特征值中噪声特征值的重数； 第二天线数目计算单元，用于根据所述接收天线的数量和所述噪声特征值的重数计算MIM0-0FDM系统的天线数目。
全文摘要
本发明提供一种MIMO-OFDM系统的天线数目检测方法，包括步骤计算接收的MIMO-OFDM信号的自相关矩阵；对所述自相关矩阵进行特征分解获得若干个特征值；根据所述特征值判定MIMO-OFDM系统的天线数目。本发明还提供一种MIMO-OFDM系统的天线数目检测装置，本发明的技术，通过计算接收的MIMO-OFDM信号的自相关矩阵的特征值来判定MIMO-OFDM系统的天线数目，可以准确地识别出发送端的天线数目，从而可以为无线信号的识别提供了重要技术支持，提高了无线信号的识别的准确性和识别效率，从技术手段上保障对MIMO-OFDM系统的无线电发射情况的有效地监测。
文档编号H04B7/04GK102891724SQ20121038837
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者王健, 杨剑锋 申请人:广州海格通信集团股份有限公司