低信噪比下ofdm系统的多门限自适应检测与估计方法
【专利摘要】本发明涉及通信领域，公开了一种低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测与估计方法。通过对不同的信噪比区间设置不同的峰值平台检测门限，减小了系统的检测时间，提高了系统的检测精度，降低了系统的估计误差，既可以保证低信噪比下系统的正常工作，也可以提升信噪比较高时系统帧检测和频偏估计的性能。本发明的方法包括：接收端基带信号输入到延迟自相关运算器单元计算出延迟自相关值；将输出结果并行输入到N个多门限自适应处理器单元，根据不同门限进行处理；将输出结果输入到选择输出器单元，得到最优的帧头定位值和频偏估计值；将输出结果输入到定位帧头和补偿频偏单元，从而定位帧头的位置，并对频偏进行补偿。
【专利说明】低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测与估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测 与估计方法。
【背景技术】
[0002] 作为新一代移动通信的核心技术，正交频分复用（OFDM)因其优异的性能而受到 广泛的关注和研宄。然而，该项技术也存在固有缺陷，对频偏敏感就是该项技术的一个主要 问题。为了获得高的频偏估计精度和大的频偏估计范围，很多相关的研宄成果相继提出。其 中，T. M. Schmidl和D. C. Cox所提出的延迟自相关算法（S&C算法）就是一个经典的解决方 案。S&C算法在一个OFDM符号内采用两重复结构，可以同时实现帧检测和频偏估计。然而， 两重复结构限制了该算法的频偏估计范围，为了解决该问题，M. Morelli和U. Mengali提出 了一种改进算法（M&M算法），通过增加单个OFDM符号中结构上的重复次数，从而有效地扩 大了频偏估计的范围。基于这种重复结构的思想，针对不同的系统要求，相应地出现了许多 估计算法。
[0003] 但是，这些算法为了节省系统开销，通常只使用1?2个OFDM符号作为前导符号。 在信噪比较高的情况下，基于这些算法所获得的峰值平台较明显，因此可以很好地完成帧 检测和频偏估计。然而当信噪比较低时，特别是对于码分多址（CDMA)技术与OFDM技术相 结合的情况，扩频之后系统的信噪比将根据扩频处理增益的不同而有较大幅度的下降，此 时有效信号通常会淹没在噪声之中，峰值平台将受到噪声的严重干扰，这不仅制约了帧检 测的灵敏度，更降低了频偏估计的精确度。而且，随着当前无线电设备的日益增多，电磁环 境越来越复杂，实际工作中的信噪比通常在一个较大的范围内不断地波动变化。那么，传统 的延迟自相关算法中，针对特定峰值门限连续计数的方法已经不能适应该情况，需要设计 新的方法来确保在不同的信噪比下能够根据实际情况的变化自适应地调整门限，从而提高 帧检测和频偏估计的精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测与估计方 法，采用设置多个不同门限的方式以提高信噪比大范围波动情况下的帧检测与频偏估计精 度，并通过增加用于检测与估计的前导符号的数目来提升对抗低信噪比的能力，从而保证 OFDM系统在低信噪比下依然能够获得有效的帧检测与频偏估计。
[0005] 一种低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测与估计方法，包括：
[0006] 接收端基带信号输入到延迟自相关运算器单元，计算出延迟自相关值；
[0010] 将得到的延迟自相关值并行输入到N个多门限自适应处理器单元，根据这些多门 限自适应处理器单元的不同门限对输入的延迟自相关值进行处理；
[0011] N路多门限自适应处理器单元的输出结果输入到选择输出器单元，得到最优的帧 头定位值和频偏估计值；
[0012] 将所获得的帧头定位值和频偏估计值输入到定位帧头和补偿频偏单元，从而定位 帧头的位置，并对频偏进行补偿。
[0013] 所述的延迟自相关运算器，具体为：
[0014] 根据系统信噪比要求确定前导序列中连续重复的OFDM符号的个数K，并进一步确 定相关累积长度L，L值越大则系统对抗低信噪比的能力越强；
[0015] 根据系统频偏估计范围要求确定前导序列中每个OFDM符号的重复结构，并进一 步确定延迟点数D，D值越小则频偏估计范围越大；
【权利要求】
1. 一种低信噪比下OFDM系统的多门限自适应检测与估计方法，包括： 接收端基带信号输入到延迟自相关运算器单元，计算出延迟自相关值； 将得到的延迟自相关值并行输入到N个多门限自适应处理器单元，根据这些多门限自 适应处理器单元的不同门限对输入的延迟自相关值进行处理； N路多门限自适应处理器单元的输出结果输入到选择输出器单元，得到最优的帧头定 位值和频偏估计值； 将所获得的帧头定位值和频偏估计值输入到定位帧头和补偿频偏单元，从而定位帧头 的位置，并对频偏进行补偿。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的延迟自相关运算器，具体为： 根据系统信噪比要求确定前导序列中连续重复的OFDM符号的个数K，并进一步确定相 关累积长度L，L值越大则系统对抗低信噪比的能力越强； 根据系统频偏估计范围要求确定前导序列中每个OFDM符号的重复结构，并进一步确 定延迟点数D，D值越小则频偏估计范围越大；
C' (t)，其中，符号*表示共轭操作； 将延迟自相关函数值C' (T)除以U(T)获得归一化延迟自相关函数值C(T)=
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的N个多门限自适应处理器，具体为： 将系统正常工作信噪比的范围分成N+1个区间，其中的N个信噪比区间分界点分别对 应N个不同的门限值； 每个多门限自适应处理器对应一个门限值，则N个多门限自适应处理器总共对应N个 不同的门限值； 第n个多门限自适应处理器，将延迟自相关运算器输出的归一化延迟自相关函数值C(T)与其对应的相关值门限Tn相比较，当C(T)大于等于Tn时，计数器A1^始计数，其中 n = 1，2，…，N ; 当C(T)小于1；时，判决器Dn检测计数器An的计数次数，如果计数器An已经连续计数 超过计数门限Cn，则判决器0"判决帧检测成功，将帧定位位置T^和频偏估计值AF输出至 存储器Mn，并终止其它N-I路的多门限自适应处理器继续检测； 当C(T)小于Tn并且计数器A"连续计数小于计数门限C"时，则给计数器An清零； 对于门限值Tn，根据其对应信噪比下延迟自相关函数的峰值平台幅度仿真结果选取； 对于计数门限Cn，根据延迟自相关函数峰值平台的理论长度选取； 对于帧定位位置T^，选取判决器Djlj决帧检测成功时刻的位置向前回朔计数器A"的 计数次数的一半；
位位置T^所对应的归一化延迟自相关函数值C(TJ的相角，NifftSOFDM系统的快速复立 叶逆变换（IFFT)的点数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的选择输出器，根据所有N个多门限自 适应处理器中对应的存储器Mn所存储的帧定位位置和频偏估计值，选择存储数据非空的一 路将其输入到定位帧头和补偿频偏单元，然后对存储器Mn进行清零。
【文档编号】H04L25/02GK104506477SQ201510003504
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月5日 优先权日:2015年1月5日
【发明者】张振宇, 田逢春, 曾凡鑫, 何世彪, 朱林, 宣贵新, 郑鹤, 杨小光 申请人:中国人民解放军重庆通信学院