基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法
【专利摘要】本发明提供一种基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：步骤S1：选择理论CAF平面上能量最为集中的若干个点作为循环自相关函数的特定目标范围；步骤S2：依照求得的所述特定目标范围，根据接收信号L个观察周期的观察值估计对应目标范围的循环自相关函数；步骤S3：对所述求得的循环自相关函数的估计值进行特征检测；步骤S4：对所述特征检测结果进行判决。本发明的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法相较于现有的检测方法在大幅降低了系统硬件要求及处理算法复杂度，提高了检测性能，同时可以在不改变原有系统接收端硬件结构的基础上实现。
【专利说明】基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信【技术领域】，特别地，涉及一种基于循环自相关函数的统计谱域传 输信号的检测方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪70年代，Weistein和Ebert等人应用离散傅里叶变换（DFT)和快速傅里 叶方法（FFT)研制了一个完整的多载波传输系统，即正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统。OFDM是多载波调制的一种，其主要思想是：将信道分 成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上 进行传输。正交信号可以在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互 干扰（Inter Carrier Interference, ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带 宽，因此每个子信道上的数据流可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于 每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。在向B3G/4G演 进的过程中，0FDM是关键的技术之一，其可以结合分集、时空编码、干扰和信道间干扰抑制 以及智能天线技术，从而最大限度地提高了系统性能。
[0003] 近年来，有关信号循环平稳特性的研究与应用，在通信领域尤其是认知无线电领 域得到了广泛的普及。其中，循环延时分集（Cyclic Delay Diversity,CDD)作为一项性能 优越、标准兼容性好的多天线分集技术，已被收录于LTE与LTE-A的标准之中。CDD技术能 够在无线环境中获得足够的空间分集增益，并通过循环延时操作把空间分集转换为频率分 集，从而在0FDM系统的频域上加入冗余性，以显著增强0FDM系统的性能。⑶D-0FDM信号 的循环平稳特性是由循环前缀（Cyclic Prefix，CP)与⑶D这两种操作引入的。具体而言， CP与CDD操作使得CDD-0FDM信号产生了内在的隐性周期特性，该特性体现在信号自相关 函数的周期变化上。从循环自相关的角度上观察，就可以在循环频率和延时参数索引的二 维平面上找到CP与CDD分别诱导的可分辨的循环平稳分量。CP诱导的循环平稳特性取决 于系统FFT大小与CP长度。但通常情况下，0FDM系统的这两个参数是固定的，这就限制了 CP诱导循环平稳特征的应用。另一方面，CDD诱导的循环平稳特征的位置和大小可灵活地 通过调节循环延时量而进行人为控制，且在发送端就可以实现，这就为CDD诱导循环平稳 特征的应用提供了有利条件。
[0004] 现有的基于循环延时矢量的统计谱域复用传输系统利用传统CDD-0FDM系统的 硬件结构，通过频域传输常规的CDD-0FDM信息比特流的同时，还额外开辟了一条独立的 统计谱域传输信道，将动态改变循环延时量映射成统计谱域信息，并隐性地嵌入常规的 CDD-0FDM信息比特流之中。具体而言，统计谱域信道的传输原理是将发送信息比特流分为 两部分：一部分作为常规的CDD-0FDM信号在频域进行处理发送；另一部分送到循环延时调 制模块中，将编码比特映射成一个个循环延时矢量。CDD-0FDM发射模块根据这一循环延时 矢量，对每L个0FDM符号进行循环延时操作，这里每L个0FDM符号组成一个统计谱域单元 观测长度。在每个观测单元长度之内，CDD-0FDM信号的循环自相关函数的谱峰位置携带了 统计谱域信道的复用信息。
[0005] 但是，已有的统计谱域复用传输信号的检测方法对硬件要求高，接收机的处理算 法复杂度高，且检测性能尚有提升空间。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于循环自相关函数 的统计谱域传输信号的检测方法，可直接应用于现有的标准CDD-0FDM硬件系统或其它现 有硬件系统之上，用以实现统计谱域传输的信号检测。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于循环自相关函数的统计谱 域传输信号的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
[0008] 步骤S1 :选择理论CAF平面上能量最为集中的若干个点作为循环自相关函数的特 定目标范围；
[0009] 步骤S2 :依照求得的所述特定目标范围，根据接收信号L个观察周期的观察值估 计对应目标范围的循环自相关函数；
[0010] 步骤S3 :对所述求得的循环自相关函数的估计值进行不超过二阶矩计算量的特 征检测；
[0011] 步骤S4 :对所述特征检测结果进行判决。
[0012] 根据上述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其中：步骤S1 中，选择CAF平面上能量最为集中的若干个点的具体步骤如下：
[0013] 步骤一、计算对应系统参数下CAF平面上所有点的CAF理论值；
[0014] 步骤二、若在CDD索引的峰值上存在某一点的峰值超过其余所有点的峰值之和， 则选取该点作为能量最集中的点；
[0015] 步骤三、如果不存在满足步骤二中条件的点，若某两点的峰值超过其余所有点的 峰值之和，则选取这两点作为能量最集中的点；
[0016] 步骤四、如果不存在满足步骤二、步骤三中条件的点，若某三点的峰值超过其余所 有点的峰值之和，则选取这三点作为能量最集中的点；
[0017] 步骤五、如果不存在满足步骤二、步骤三、步骤四中条件的点，则直接选取k=M处 的点作为能量最为集中的点，使用该点的CAF值来进行特征检测；
[0018] 其中，k为循环频率，Μ为CAF循环周期。
[0019] 根据上述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其中：步骤S2 中，在双天线收发机系统中，直接选取k=M处的点作为能量最为集中的点，则k=M处接收信 号L个周期的CAF的估计值如下：
[0020]
【权利要求】
1. 一种基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特征在于，所述检测 方法包括以下步骤： 步骤S1 :选择理论CAF平面上能量最为集中的若干个点作为循环自相关函数的特定目 标范围； 步骤S2 :依照求得的所述特定目标范围，根据接收信号L个观察周期的观察值估计对 应目标范围的循环自相关函数； 步骤S3 :对所述求得的循环自相关函数的估计值进行不超过二阶矩计算量的特征检 测； 步骤S4 :对所述特征检测结果进行判决。
2. 根据权利要求1所述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特 征在于：步骤S1中，选择CAF平面上能量最为集中的若干个点的具体步骤如下： 步骤一、计算对应系统参数下CAF平面上所有点的CAF理论值； 步骤二、若在CDD索引的峰值上存在某一点的峰值超过其余所有点的峰值之和，则选 取该点作为能量最集中的点； 步骤三、如果不存在满足步骤二中条件的点，若某两点的峰值超过其余所有点的峰值 之和，则选取这两点作为能量最集中的点； 步骤四、如果不存在满足步骤二、步骤三中条件的点，若某三点的峰值超过其余所有点 的峰值之和，则选取这三点作为能量最集中的点； 步骤五、如果不存在满足步骤二、步骤三、步骤四中条件的点，则直接选取k=M处的点 作为能量最为集中的点，使用该点的CAF值来进行特征检测； 其中，k为循环频率，Μ为CAF循环周期。
3. 根据权利要求1所述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特 征在于：步骤S2中，在双天线收发机系统中，直接选取k=M处的点作为能量最为集中的点， 则k=M处接收信号L个周期的CAF的估计值如下：
其中，k为循环频率，τ为延时参数，Μ为CAF循环周期，￡t.(M,T)为CAF的理论值， α)(Μ，τ )表示估计误差。
4. 根据权利要求3所述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特 征在于：步骤S3中，设定多元假设检验，对应Λ 2=i的每一种可能情况得到下式：
对步骤S2中得到的CAF估计值进行不超过二阶矩计算量的CAF特征检测，则每一种情 况对应的特征检测结果如下：
其中，Λ 2表示第2个天线上的循环延时矢量。
5. 根据权利要求4所述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特 征在于：步骤S4中，对步骤S3中得到的特征检测结果进行判决，将所有特征检测结果中的 最小值所对应的厶2作为判决值:?，即4= argminie[1,2,...W2] rf10。
6. 根据权利要求1所述的基于循环自相关函数的统计谱域传输信号的检测方法，其特 征在于：还包括步骤S5 :将判决得到的CDM符号解映射为二进制信息。
【文档编号】H04B17/30GK104301272SQ201310300514
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】徐天衡, 陈华夏, 胡宏林 申请人:上海无线通信研究中心, 中国科学院上海微系统与信息技术研究所