快衰信道部分相干检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术领域，具体设及一种快衰信道部分相干检测方法。
【背景技术】
[0002] 双选信道下信号的检测技术是移动信号处理领域的重要问题。OFDM由于其较高频 谱效率和较强的抗多径能力，被广泛应用于宽带无线传输领域。当前OFDM的检测技术主要 有两类：
[0003] 一类检测技术是相干检测技术，通过在发送端插入训练符号，接收端利用训练符 号对信道进行估计，从而实现较精确的解调。然而在快速时变多径信道环境，相干解调技术 存在W下问题。第一，快速时变多径信道环境下，信道变化迅速，实时精确的信道信息获取 变的相当困难，为了获取精确的信道信息，不得不在发送端插入大量的训练符号，该既造成 了频谱效率的降低，也提高了终端实现的复杂度。第二，信道的快速时变引起多普勒扩展， 破坏了子载波的正交性，导致接收端出现"地板效应"，即使在较高的信噪比条件下，(FDM系 统性能也严重恶化。
[0004]另一类检测技术是非相干检测，通过在发送端采用合适的调制技术，在接收端无 需信道信息就可解调，由于其结构简单，且对多普勒频移具有一定稳健性，其调制技术特点 更加适用于移动性较高的通信场合。然而，在快速时变的多径信道，非相干OFDM检测面临 如下两个问题。第一，快速时变多径环境下，在较低信噪比时，其检测性能明显劣于相干检 巧。。第二，由于其特殊的调制方式，降低了非相干OFDM系统的稳健性和频率效率。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的是相干解调系统在较高信噪比出现"地板效应"和非相干解调 系统在低信噪比时性能较差的问题，提供一种快衰信道部分相干检测方法。
[0006] 为解决上述问题，本发明是通过W下技术方案实现的：
[0007] 一种快衰信道部分相干检测方法，包括如下步骤：
[000引步骤一；获取信道的初始信息H。；
[0009] 步骤二；通过第一类零阶贝塞尔函数获取信道变化统计值a;
[0010] 步骤S;利用步骤一获取的初始信道信息H。对接收到的信号进行相干解调1。；
[0011] 步骤四：对接收到的信号直接根据能量进行非相干解调1。；
[0012] 步骤五：根据步骤二计算获得的信道变化统计值a分配相干解调部分和非相干解 调部分的比例，获得部分相干解调的判决规则1。。;即
[001引lm=fi(a)le+f2(a)ln
[0014] 式中，(a)为相干解调比例系数，f2(a)为非相干解调比例系数，Ic为相干解调判 决准则，1。为非相干解调判决准则；
[0015] 步骤六：由步骤五所获得的部分相干解调的判决规则1。。把原始信息解调出来。
[0016] 步骤二中所述的第一类零阶贝塞尔函数为：
[0017]a=J〇(2 3ifJ,)
[0018] 式中，Jc(X)为第一类零阶贝塞尔函数，fd=feV/c为最大多普勒频移，f。为射频 频率，V为信号接收端移动速度，C为光速，L为采样间隔；
[0019]在(FDM-MFSK调制系统中（M为调制阶数），步骤五中的相干解调比例系数(a) 和非相干解调比例系数f2(a)分别设定为：
[0020] f1(a) =2aX
[0021] f2(a) = l-a2k
[0022] 上两式中，N。为噪声功率谱密度，a为信道变化统计值，k为OFDM符号串行输出时 的位置。
[0023] 本发明所提出的检测方案是在解调中充分利用相干和非相干检测的优点，同时尽 量规避单独使用相干或非相干检测方案所带来的问题，即提出利用接收机获得的部分信道 状态信息，将相干检测和非相干检测结合起来，在信噪比较低的时候W相干检测为主，而在 信噪比较高时为了规避相干检测的地板效应和信道估计复杂度，W非相干检测为主。类似 于最大比合并。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有如下技术特点：
[0025] (1)结合了相干解调和非相干解调的优点，既不会出现相干解调的"地板效应"，也 不会出现低信噪比时，非相干解调性能明显劣于相干解调的问题。
[0026] (2)由于对信道变化统计值的利用，使得相干解调部分也不需要进行频繁的信道 估计，且随着信噪比的提高，判决规则会进一步接近非相干解调，信道估计频率也会进一步 下降。
[0027] (3)由于信道估计频率的大幅下降，使得系统复杂度也大幅下降，更加便于硬件实 现，尤其有利于在手持设备等移动端通讯工具上的应用。
【附图说明】
[002引 图1为0FDM-MFSK解调原理结构图。
[0029] 图2为双径瑞利信道，移动速度为600km/h时，0FDM-4FSK的相干解调，非相干解 调W及部分相干解调的接收误比特率曲线。
【具体实施方式】
[0030] 下面W(FDM-MFSK调制系统为例，对本发明进行详细说明；
[0031] 一种快衰信道部分相干检测方法，其解调原理如图1所示，包括如下步骤：
[0032] 步骤一；获取信道的初始信息H。。在发送端插入块状导频，在接收端利用该个块状 导频估算出第一个OFDM的信道信息，然后根据性能要求，移动速度W及信噪比等因素确定 导频的插入间隔。速度越快，信噪比越低，性能要求越高，插入的间隔越短。
[0033] 步骤二；获取信道变化统计值a。通过第一类零阶贝塞尔函数获取信道变化快慢 的统计值。a=Jc(2 31fJs)，其中J〇(x)为第一类零阶贝塞尔函数，fd=feV/c为最大多普 勒频移，f。为射频频率，V为信号接收端移动速度，C为光速，为OFDM符号采样间隔。
[0034] 步骤S;利用步骤一获取的初始信道信息H。对接收到的信号进行相干解调。其判 决规则为4 =Rcu/(//,:r)，其中Real(X)为取X实部，H。为信道的初始信息，Y为接收到的数 据。
[0035] 步骤四；对接收到的信号直接根据能量进行非相干解调。其判决规则为1。= |Y| 2， 其中Y为接收到的数据。
[0036] 步骤五：根据计算获得的信道变化统计值分配相干解调部分和非相干解调部分的 比例。其公式为1。=fi(a)lt+f2(a)l。，其中fi(a)为相干解调比例系数，f,(a)为非相干解 调比例系数，(a)，f2(a)为根据不同的调制方式有不同的数值；1。为相干解调判决准则，1。 为非相干解调判决准则。
[0037] 在(FDM-4FSK调制系统中，(a) = 2akN。，f2(a) =l-a2k，其中N。为噪声功率谱密 度，可W根据获得的导频信息估计出来，一般信道环境则有固定的统计值；a为信道变化统 计值；k为OFDM符号串行输出时的位置。
[003引步骤六；由步骤五获得的部分相干解调的判决规则1。。就可W把原始信息解调出 来。
[0039] 对于0FDM-MFSK调制系统，取OFDM子载波256个，其中使用160个子载波传输信 息。将(FDM使用的160个子载波按4个一组，分成40组，每组4个子载波，符合规定的频 率组合共有：
[0040] C\=4(1)
[004U4FKS调制表如表1所示。其中为一组4个子载波频率，"1"表示该频率 存在，"0"表示该频率不存在。
[0042] 表14FSK调制映射表
[0043]
【主权项】
1. 快衰信道部分相干检测方法，其特征是，包括如下步骤： 步骤一：获取信道的初始信息Htl; 步骤二：通过第一类零阶贝塞尔函数获取信道变化统计值a ; 步骤三：利用步骤一获取的初始信道信息Htl对接收到的信号进行相干解调1。； 步骤四：对接收到的信号直接根据能量进行非相干解调In; 步骤五：根据步骤二计算获得的信道变化统计值a分配相干解调部分和非相干解调部 分的比例，获得部分相干解调的判决规则Im;即 Icn= f i(a)lc+f2(a)ln 式中，(a)为相干解调比例系数，f2 (a)为非相干解调比例系数，1。为相干解调判决准 贝1J，In为非相干解调判决准则； 步骤六：由步骤五所获得的部分相干解调的判决规则1。"把原始信息解调出来。
2. 根据权利要求1所述的快衰信道部分相干检测方法，其特征是，步骤二中所述的第 一类零阶贝塞尔函数为： a = J〇(2pfdTs) 式中，Jtl(X)为第一类零阶贝塞尔函数，fd= f\v/c为最大多普勒频移，f。为射频频率， V为信号接收端移动速度，c为光速，Ts为采样间隔。
3. 根据权利要求1所述的快衰信道部分相干检测方法，其特征是，在OFDM-MFSK调制系 统中，步骤五中的相干解调比例系数f\(a)和非相干解调比例系数&(&)分别设定为： (a) = 2akN〇 f2 (a) = l~a2k 上两式中，Ntl为噪声功率谱密度，a为信道变化统计值，k为OFDM符号串行输出时的位 置。
【专利摘要】本发明公开一种快衰信道部分相干检测方法，其在解调中充分利用相干和非相干检测的优点，同时尽量规避单独使用相干或非相干检测方案所带来的问题，提出利用接收机获得的部分信道状态信息，将相干检测和非相干检测结合起来，在信噪比较低的时候以相干检测为主，而在信噪比较高时为了规避相干检测的地板效应和信道估计复杂度，以非相干检测为主。由于对信道变化统计值的利用，使得相干解调部分也不需要进行频繁的信道估计，且随着信噪比的提高，判决规则会进一步接近非相干解调，信道估计频率也会进一步下降。
【IPC分类】H04L25-02, H04L27-26, H04L25-03
【公开号】CN104836771
【申请号】CN201510287436
【发明人】谢跃雷, 夏啸夫, 曾德前, 万杰, 郑兆飞, 欧阳缮
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月29日