专利名称：一种基于二次谱线生成的ofdm系统码速率识别方法
技术领域：
本发明涉及OFDM系统，尤其是涉及一种基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法。
背景技术：
正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种多载波调制技术，由于具有较强的抗多径、抗码间干扰和高频谱利用率，随着宽带无线通信技术的快速发展，OFDM系统以其具有高传输速率和高频谱效率等优点，得到了广泛的应用。OFDM技术与多入多出技术(MIMO，Multiple Input and Multiple Output)相结合，在提高无线链路的传输速率和可靠性方面具有巨大潜力。OFDM技术还易于和其他多种接入方法结合使用，构成OFDMA系统，其中包括MC-CDMA、Hop-OFDM，以及OFDM-TDMA等等。这些与OFDM相关的新技术，都具有良好的发展前，与此同时OFDM系统也给无线电监测等领域带来一系列新的课题，比如OFDM系统的信号侦收等。当然对OFDM系统的信号侦收不仅仅适用于监测领域，还能用于自适应OFDM系统，自适应OFDM系统实际上是利用OFDM调制方式的灵活性，可以随着信道信息的变化而自适应的调整调制参数，如编码方式、码元速率等，是一种智能化的通信方式。在自适应OFDM系统中为了提高系统的频谱效率，在接收端也采用无线电监测系统侦收处理方式。而识别码速率等参数是无线电监测系统侦收处理过程中的一个必不可少的步骤。
码速率是通信系统的重要参数，当码速率未知时，就无法完成OFDM系统解调器的设计。目前，通过专利检索，尚未发现对OFDM系统码速率识别的解决方案，目前检索到的、已提出专利申请的类似码速率识别方法有1.“OFDM系统的速率选择”，(公开号CN1615623，申请号02827304.4，申请人高通股份有限公司，发明人A·贾拉里；I·J·弗南德兹科巴顿)。它是根据等效(平坦)信道的度量确定可以通过OFDM传输在给定的多径信道上可靠发送的最大数据速率，对于给定的多径信道和特定的速率而言，所述度量最初从等效数据速率和特定的调制方案中导出，如果度量大于或等于阈值SNR，则特定速率被视为由多径信道支持，该方法无法在没有先验信息的情况下对OFDM系统的码速率进行识别。2.“用于无线通信的语音编码速率确定方法”，(公开号1373584，申请号200510112292.9，申请人UT斯达康通讯有限公司，发明人乔嘉；杜颖钢；张晶)。该方法以该多速率声码器其中一个语音编码速率将语音信号编码为语音帧；根据接收到的所述语音帧的每种质量类型的发生率或连续出现次数，生成所述语音信号编码速率的调整信息，该方法无法对OFDM系统的码速率进行识别。
发明内容
本发明的目的是提供一种识别概率高，抗噪性能强，高性能的一种基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法，其步骤为 (1)、利用OFDM系统的信号分段进行第一次谱线生成，形成谱线序列组； (2)、对该谱线序列组，利用谱线刻度位置形成新辅助信号； (3)、对该新辅助信号序列进行第二次谱线生成，形成第二次谱线序列； (4)、对第二次谱线序列检测出谱线间隔值，并将该值与设定的门限值进行比较，如果大于门限值，即为OFDM系统码速率，算法终止；当小于门限时，则回到步骤(2)。
本发明是针对OFDM系统参数估计和信号解调的实际应用，提出了一种高性能的码速率识别方法。首先，通过对信号第一次谱线生成后，对该谱线重构为辅助信号。其次，对该辅助信号进行第二次谱线生成，通过检测第二次生成谱线的间隔，实现对OFDM系统的码速率识别。这种方法能够在复杂信号环境中对码速率进行有效识别，识别概率高，抗噪性能强，并且无需OFDM系统先验信息，有利于通信接收的自适应实现。因此，这种方法对于智能OFDM系统的研制具有重要意义。
本发明的有益效果和优点 本发明有效地解决了OFDM系统码速率识别问题，弥补了目前OFDM系统中这一空白。本方法不仅识别概率高，而且具有很强的抗噪性，能识别各子道相异调制模式，对OFDM系统的盲接收和自适应OFDM系统的研制等具有很强的实用价值，同时，本发明适用性强，也可以对其它多种信号码速率进行有效估计，能够应用于多种通信系统，性能优越。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本发明的流程图； 图2是本发明中OFDM的信号序列分段示意图； 图3是本发明中辅助序列构造示意图； 图4是本发明中基于二次谱线生成的码速率识别方法正确率曲线。
具体实施例方式 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明提出了一种性能优越、实用性强的OFDM系统码速率识别方法，其核心思想是利用了信号的二次生成谱线特性，信号的二次生成谱线能够提供特有的信号特征。
OFDM系统中的信号是在频域内将信道分成多个子信道，在每个子信道上使用独立的子载波分别调制，并且进行并行传输的一种信号。
在OFDM系统中，信号具有二次谱线特征。要利用该特性对信号进行码速率识别，则需要首先分析信号的二次谱线结构。由于OFDM调制方式的灵活性，使得发射端可以有很多组合方式，例如各子载波的信号调制方式可以是BPSK、QPSK、16QAM与64QAM等等。
为描述方便而又不失一般性，OFDM系统传输的信号可表示为 其中f0.是载频，φ0.是初始相位，ck，n来自有限符号的星座，q(t)为成形脉冲，T0为脉冲宽度，t0为脉冲的起始时间，|t0|＜T0/2。N代表子载波个数，Δf为子载波间隔。由上述一般性的OFDM传输系统，我们进行推导OFDM系统的二次谱线生成表达式如下 上式x(t)还可表示为
其中， 可以得出 gk(t)即为子载波上的传输波形，因为Δf＝1/T0，所以
故 同样为描述方便而又不失一般性，假定子载波上的调制方式为QPSK(若子载波是其他调制方式，也可以得到类似结果)；在每符号周期内，每子载波上的信号是不相关且相互正交，且信号具有前后不相关性。因此r(t)的谱线生成函数可以表示为
其中，Q(f)是.q(t)的傅里叶变换，f.为第一次生成谱线刻度，α为第二次生成谱线刻度。
故OFDM系统的信号二次生成谱线经过公式推导可表示为
根据上式可以直观地分析出，当
时二次谱线呈现周期性的峰值变化，而其它情况下为0，利用这个特征能够识别OFDM系统码速率。
本发明中OFDM系统码速率识别方法的基本步骤为 利用OFDM系统的信号分段进行第一次谱线生成，形成谱线序列组； 对该谱线序列组，利用谱线刻度位置形成新辅助信号； 对该新辅助信号序列进行第二次谱线生成，形成第二次谱线序列； 对第二次谱线序列检测出谱线间隔值，并将该值与设定的门限值(经过多次仿真得出的经验值)进行比较，如果大于门限，即为OFDM系统码速率，算法终止。当小于门限时，则回到(2)。
基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别流程如图1所示 下面以一示例说明基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别流程。
假设OFDM信号序列长度为l＝m×n，即为， {x(1)，x(2)，x(3)，...，x(mn)}先对其分段，每段为m点长度序列，一共n段，可表示为图2所示。
然后分别对每段序列进行傅立叶变换，得到第一次谱线生成序列，长度为l＝m×n。
在此基础上，从第一次谱线生成序列中的每段数据中同一频点(频点任选)上的谱线生成值，选取它们出来构造辅助序列，比如可选每段数据第二个频点谱线生成值构造辅助序列，即{X(2)，X(m+2)，X(2m+2)，…，X((n-1)m+2)}，用虚线框标注如图3所示。
再次对新辅助序列进行傅立叶变换，得到长度为n的二次谱线序列可表示为Y(1)，Y(2)，Y(3)，….，Y(n)，从而得到二次谱线间隔。
最后，把得到的二次谱线间隔与根据大量的仿真实验得到的门限相比较，如果大于门限，即可得到识别的码速率结果。如果小于门限，重新选择第一谱线数据，并构造新的序列，继续进行二次谱线和门限判决，如此循环，直至第一次谱线数据循环完结。
对基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法的正确性和识别性能进行了验证，并能满足实时性运算的要求。以下为实验仿真结果，仿真参数为信号各路子载波采用QPSK调制，采样率和码速率比值为4，加性高斯白噪声环境。图4给出了在加性高斯白噪声信道中，1000次Monte Carlo的OFDM码速率正确识别概率曲线。从图中曲线可见，在信噪比大于2dB时，本专利申请提出的方法的识别正确率在90％以上。因此，该方法能够在较低信噪比下有效识别OFDM系统码速率。
本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法，其特征在于其步骤为
(1)、利用OFDM系统的信号分段进行第一次谱线生成，形成谱线序列组；
(2)、对所述谱线序列组，利用谱线刻度位置形成新辅助信号；
(3)、对所述新辅助信号序列进行第二次谱线生成，形成第二次谱线序列；
(4)、对所述第二次谱线序列检测出谱线间隔值，并将该值与设定的门限值进行比较，如果大于门限值，即为OFDM系统码速率，算法终止；当小于门限时，则回到步骤(2)。
全文摘要
本发明公开了一种基于二次谱线生成的OFDM系统码速率识别方法，其步骤为(1)利用OFDM系统的信号分段进行第一次谱线生成，形成谱线序列组；(2)对该谱线序列组，利用谱线刻度位置形成新辅助信号；(3)对该新辅助信号序列进行第二次谱线生成，形成第二次谱线序列；(4)对第二次谱线序列检测出谱线间隔值，并将该值与设定的门限值进行比较，如果大于门限值，即为OFDM系统码速率，算法终止；当小于门限时，则回到步骤(2)。本发明识别概率高，抗噪性能强。
文档编号H04L27/26GK101826932SQ200910312878
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者彭勃, 熊维族, 熊刚 申请人:中国电子科技集团公司第三十研究所