專利名稱：基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信道估計(jì)方法及其系統(tǒng)，具體涉及一種使用分?jǐn)?shù)階傅立葉 變換同時(shí)估計(jì)信號(hào)時(shí)延和多普勒頻移的方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)其移動(dòng)性和數(shù)據(jù)速率的要求越來越 高。在高速移動(dòng)的環(huán)境下，由于周圍物體的反射和折射等會(huì)使到達(dá)接收端的無 線電信號(hào)是來自不同方向的多個(gè)路徑的合成信號(hào)。如圖1所示，由于收發(fā)雙方 的移動(dòng)會(huì)使得到達(dá)接收端的信號(hào)產(chǎn)生多普勒頻移，每條路徑到達(dá)角度W和^
2不同，多普勒頻移也不同。又由于每條路徑的長(zhǎng)度不同，因此信號(hào)經(jīng)過不同 路徑的到達(dá)時(shí)間也不同，因此信道中會(huì)產(chǎn)生多徑時(shí)延。多普勒頻移和多徑時(shí)延 會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能造成影響。
對(duì)多徑信號(hào)的時(shí)延和多普勒頻移的準(zhǔn)確估計(jì),可以幫助接收機(jī)采用相應(yīng)的 手段消除干擾，提高系統(tǒng)性能。目前的文獻(xiàn)大多是單獨(dú)研究時(shí)延估計(jì)的算法或 多普勒頻移的算法，在二都同時(shí)存在的情況下， 一般假設(shè)多個(gè)路徑在到達(dá)時(shí)間 和角度上服從某種特定的概率分布，因此綜合對(duì)各個(gè)路徑的估計(jì)結(jié)果可以得到 比統(tǒng)計(jì)假設(shè)更加準(zhǔn)確的信道估計(jì)結(jié)果，提高系統(tǒng)性能。
本方法主要應(yīng)用切普信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)。切普信號(hào)在光學(xué)和雷達(dá)等領(lǐng)域已 經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它可以由聲表面波器件產(chǎn)生。分?jǐn)?shù)階傅立葉變換快速算 法的運(yùn)算量與快速傅立葉變換(FFT)相同，都為Mog(7V)。因此本發(fā)明提出 的方法復(fù)雜度低，易于硬件實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的高速移動(dòng)通信信道的多普勒頻移和多徑時(shí)延的 估計(jì)方法采用統(tǒng)計(jì)假設(shè)的方法導(dǎo)致估計(jì)準(zhǔn)確度低，因此造成無線通信系統(tǒng)的性 能差的問題，從而提出一種基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法，它由以下 步驟完成
步驟一、發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)； 步驟二、發(fā)射節(jié)點(diǎn)控制并發(fā)射信道估計(jì)信號(hào)；
步驟三、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收步驟二所述信道估計(jì)信號(hào)，并將所述信道估計(jì)信號(hào) 濾波，獲得濾波后的信號(hào)；
步驟四、將步驟三所述的濾波后的信號(hào)進(jìn)行離散采樣，獲得離散采樣值
步驟五、將步驟四所述的離散采樣值r(O分成并行的N路，對(duì)所述N路做 不同階數(shù)的分?jǐn)?shù)傅立葉變換，獲得N個(gè)變換后結(jié)果
步驟六、將步驟五獲得的N個(gè)變換后結(jié)果&<")分別與本地參考信號(hào)進(jìn)行
相關(guān)運(yùn)算，獲得N個(gè)相關(guān)后結(jié)果CWTp,(W》
步驟七、分別檢測(cè)步驟六獲得的N個(gè)相關(guān)后結(jié)果CW7^M)，獲得每條多徑 的峰值位置，共獲得N個(gè)峰值位置A ",;
步驟八、根據(jù)步驟七獲得的N個(gè)峰值位置，估計(jì)信道中一路多徑的多徑 時(shí)延和多普勒頻移；
所述f為1， 2……N; 所述N為大于等于2的整數(shù)；
所述每條多徑在每一路上都能夠獲得一個(gè)峰值位置； 步驟六中所述本地參考信號(hào)為一段切普信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，它由發(fā)射裝置和接收裝置組成，其中發(fā)射裝置由切 普信號(hào)產(chǎn)生器、發(fā)生波形成形器、時(shí)鐘控制器和發(fā)射天線組成；切普信號(hào)產(chǎn)生 器的切普信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器的切普信號(hào)輸入端連接，時(shí)鐘控制器的 控制信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器的控制信號(hào)輸入端連接，發(fā)射波形成形器的 信號(hào)輸出端與發(fā)射天線的信號(hào)輸入端連接；接收裝置包括接收天線、濾波器和 采樣器，它的接收裝置還包括多徑時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊和N個(gè)分?jǐn)?shù)域模塊，所述分?jǐn)?shù)域模塊由A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器、本地參考信號(hào)產(chǎn)生器、
相關(guān)器和峰值檢測(cè)器組成；A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器的信號(hào)輸出端與相關(guān)器的第 一信號(hào)輸入端連接，本地參考信號(hào)產(chǎn)生器的切普信號(hào)輸出端與相關(guān)器的切普信 號(hào)輸入端連接，所述相關(guān)器的信號(hào)輸出端與峰值檢測(cè)器的信號(hào)輸入端連接；接 收天線的信號(hào)輸出端與濾波器的信號(hào)輸入端連接，所述濾波器的信號(hào)輸出端與 采樣器的信號(hào)輸入端連接，采樣器的信號(hào)輸出端同時(shí)與N個(gè)A階分?jǐn)?shù)傅立葉 變換器的信號(hào)輸入端連接，N個(gè)峰值檢測(cè)器的信號(hào)輸出端分別與多徑時(shí)延與多 普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊的N個(gè)信號(hào)輸入端連接；
所述/為1， 2……N;
所述N為大于等于2的整數(shù)；
所述N個(gè)A階分?jǐn)?shù)傅傅立葉變換器的階數(shù)均不相同。
有益效果本發(fā)明采用的切普信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅立葉變換域有良好的能量聚 集特性，而且分?jǐn)?shù)階傅立葉變換域介于時(shí)域和頻域之間，信號(hào)做分?jǐn)?shù)階傅立葉 變換之后的結(jié)果同時(shí)包含了信號(hào)的時(shí)域信息和頻域信息。在時(shí)域多徑和頻域多 普勒頻移同時(shí)存在的情況下，用切普信號(hào)生成信道估計(jì)信號(hào)，在分?jǐn)?shù)域上可以 有效的分離出多徑位置，進(jìn)而通過多徑位置估計(jì)信道的多徑時(shí)延和多普勒頻 移。本發(fā)明估計(jì)的多徑時(shí)延和多普勒頻移的準(zhǔn)確度高，可以通過獲得的估計(jì)值 對(duì)無線通信系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而改善無線通信系統(tǒng)的性能。


圖1是本發(fā)明背景技術(shù)中描述的接收端多路多徑信號(hào)中不同多普勒頻移 的信號(hào)流向示意圖；圖2是本發(fā)明中切普信號(hào)的時(shí)域波形頻譜示意圖；圖3 是本發(fā)明中切普信號(hào)的分?jǐn)?shù)傅立葉變換域幅度的頻譜示意圖；圖4是本發(fā)明具 體實(shí)施方式二所述的N為2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
三所 述的N為3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明中分?jǐn)?shù)階數(shù)為-0.29517的參考信號(hào)與 接收信號(hào)的信號(hào)幅度示意圖，其中曲線61為參考信號(hào)，曲線62為接收信號(hào)， 圖中Aul為曲線61的峰值和曲線62的峰值的相對(duì)位置；圖7是本發(fā)明中分 數(shù)階數(shù)為0.20843的參考信號(hào)與接收信號(hào)的信號(hào)幅度示意圖，其中曲線71是
6參考信號(hào)，曲線72是接收信號(hào)，圖中Au2為曲線71的峰值和曲線72的峰值 的相對(duì)位置。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一、基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估 計(jì)方法，它由以下步驟完成
步驟一、發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)； 步驟二、發(fā)射節(jié)點(diǎn)控制并發(fā)射信道估計(jì)信號(hào)；
步驟三、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收步驟二所述信道估計(jì)信號(hào)，并將所述信道估計(jì)信號(hào) 濾波，獲得濾波后的信號(hào)；
步驟四、將步驟三所述的濾波后的信號(hào)進(jìn)行離散采樣，獲得離散采樣值
你
步驟五、將步驟四所述的離散采樣值r(O分成并行的N路，對(duì)所述N路做 不同階數(shù)的分?jǐn)?shù)傅立葉變換，獲得N個(gè)變換后結(jié)果
步驟六、將步驟五獲得的N個(gè)變換后結(jié)果A^w)分別與本地參考信號(hào)進(jìn)行 相關(guān)運(yùn)算，獲得N個(gè)相關(guān)后結(jié)果CW7^");
步驟七、分別檢測(cè)步驟六獲得的N個(gè)相關(guān)后結(jié)果CWTp,(")，獲得每條多徑
的峰值位置，共獲得N個(gè)峰值位置A w,; , 步驟八、根據(jù)步驟七獲得的N個(gè)峰值位置，估計(jì)信道中一路多徑的多徑
時(shí)延和多普勒頻移；
所述z'為1， 2……N; 所述N為大于等于2的整數(shù)；
所述每條多徑在每一路上都能夠獲得一個(gè)峰值位置； 步驟六中所述本地參考信號(hào)為一段切普信號(hào)。
本實(shí)施方式中的步驟八，對(duì)其他的多徑分量也可以進(jìn)行類似的估計(jì)。 重復(fù)步驟七到八，估計(jì)其他路多徑信號(hào)的多徑時(shí)延和多普勒頻移，實(shí)現(xiàn)對(duì) 信道的估計(jì)。
本發(fā)明中應(yīng)用的主要數(shù)學(xué)工具為分?jǐn)?shù)階傅里葉變換。分?jǐn)?shù)傅立葉變換是一種廣義的傅立葉變換，信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅立葉域上的表示，同時(shí)包含了信號(hào)在時(shí) 域和頻域的信息。分?jǐn)?shù)傅立葉變換的積分形式定義為
("/)(")=仁/(0一;"，一
2;r
V"2 、
COtCtKCSCa
乂
" (i)
2
/(—/) a = (2"+l);r
其中/W為信號(hào)的時(shí)域表達(dá)形式，的P階分?jǐn)?shù)傅立葉變換記為， W 為分?jǐn)?shù)傅里葉變換域坐標(biāo)，"=/ 冗/2。當(dāng)"-;r/2，即p-l時(shí)，/(")為普通 的傅立葉變換。
傳統(tǒng)傅立葉變換的基函數(shù)為正余弦函數(shù)，而分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的基函數(shù)為 切普函數(shù)(線性調(diào)頻函數(shù))，切普函數(shù)的表達(dá)式為
c(/) = ^ exp {/ (伊o + 2;r /0f + ;r&2)} (0 S " 77) (2)
參數(shù)爐。、/。、 t分別表示切普信號(hào)的相位，中心頻率，和調(diào)頻率。A與帶寬5的
關(guān)系為^:^r，其中r為切普信號(hào)時(shí)域?qū)挾?。切普信?hào)經(jīng)過特定階數(shù)的分?jǐn)?shù)階 傅里葉變換后為沖擊函數(shù)。切普信號(hào)的時(shí)域波形和分?jǐn)?shù)域幅度譜如圖2和圖3 所示。
在本發(fā)明中，我們主要用到分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的如下兩條性質(zhì)
"jy2^=6—w^鄉(xiāng)"^2孤^婦y;("—4Tsin") (4)
可見時(shí)間和頻率的平移都表現(xiàn)為分?jǐn)?shù)域上譜的平移，并且產(chǎn)生相位的變化。當(dāng) 多普勒頻移和多徑時(shí)延同時(shí)存在時(shí)
沖聘斥-4H^—^""^("-她^in4 (5)
對(duì)(5)式兩端取模，得
8可以看出，當(dāng)頻移V和時(shí)延A纟同時(shí)存在時(shí)，信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅立葉變換域 表現(xiàn)為幅度譜位移Afcosa + A/sina 。因此，根據(jù)分?jǐn)?shù)域信號(hào)譜的位置變化可
以對(duì)信號(hào)的多普勒頻移和多徑時(shí)延進(jìn)行估計(jì)。
具體實(shí)施方式
二、本實(shí)施方式以多個(gè)路徑信號(hào)中的某一條路徑的估計(jì)為例 說明本發(fā)明的具體實(shí)施方法，其中N-2，具體過程為
步驟一、發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)；
本實(shí)施方式根據(jù)信道參數(shù)要求產(chǎn)生一段切普信號(hào)《f)用于進(jìn)行信道估計(jì)。
<0的表達(dá)式如公式(2)所示。根據(jù)切普信號(hào)持續(xù)時(shí)間為r和調(diào)頻參數(shù)A與切普
信號(hào)占用帶寬的關(guān)系:^=^;選取合適的&和r的值以滿足系統(tǒng)為信道估計(jì)信
號(hào)所分配的帶寬。
步驟二、發(fā)射節(jié)點(diǎn)控制并發(fā)射信道估計(jì)信號(hào)；
步驟三、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收步驟二所述信道估計(jì)信號(hào)，并將所述信道估計(jì)信號(hào) 濾波，獲得濾波后的信號(hào)；
步驟四、將步驟三所述的濾波后的信號(hào)進(jìn)行離散采樣，獲得離散采樣值
柳
步驟五、將步驟四所述的離散采樣值K^分成并行的兩路，對(duì)它們分別做 化、P2階分?jǐn)?shù)傅里葉變換，得到信號(hào)的分?jǐn)?shù)域表示^(")和其中分?jǐn)?shù)階 傅里葉變換的定義如公式(l)所示。
步驟六、將步驟五獲得的w(w)和 2(")分別與本地參考信號(hào)c(0進(jìn)行相關(guān) 運(yùn)算，獲得兩個(gè)相關(guān)后結(jié)果cww(p)和^rrp2(p);
假設(shè)本地時(shí)鐘與發(fā)送端時(shí)鐘同步。以一個(gè)符號(hào)周期r內(nèi)的運(yùn)算過程為例，
本地模板信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生離散化的本地參考信號(hào)c(/)，它分別經(jīng)過^、/72階分 數(shù)傅里葉變換得到本地分?jǐn)?shù)域模板信號(hào)的表示c^(")和cp2(W);相關(guān)器對(duì)^(") 和cpl(w)取模后做相關(guān)運(yùn)算得到c0 rpl(p)，相關(guān)器對(duì)w(m)和cp2(")取模后做 相關(guān)運(yùn)算得到cw 2(p)。
步驟七、分別檢測(cè)步驟六獲得的con^(p)和c^7^(p)，獲得每條多徑的峰值位置，共獲得兩個(gè)峰值位置，所述每條多徑在每一路上都能夠獲得一個(gè)峰值
位置；
相關(guān)峰值的相對(duì)位置為△",，相關(guān)峰值的相對(duì)位置為A"2。具體分?jǐn)?shù)域相 關(guān)結(jié)果如圖6和圖7所示。其中相關(guān)運(yùn)算的表達(dá)式為<formula>formula see original document page 10</formula>
步驟八、根據(jù)步驟七獲得的峰值位置，估計(jì)信號(hào)的多徑的多徑時(shí)延和多普 勒頻移；
根據(jù)公式(3)和(4)所述的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的性質(zhì)，建立如下的方程組<formula>formula see original document page 10</formula>
信道估計(jì)模塊通過求解方程組(9)得到對(duì)某一路路信號(hào)的時(shí)延Z^和多普勒頻移
4/"的估計(jì)。
重復(fù)步驟七到八，估計(jì)其他路多徑信號(hào)的多徑時(shí)延和多普勒頻移，實(shí)現(xiàn)對(duì) 整個(gè)信道的估計(jì)。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
方式一的區(qū)別在于，
N=3，即它通過三個(gè)不同階數(shù)的分?jǐn)?shù)域上相關(guān)峰值的位置檢測(cè)，建立三個(gè)方程 組，再將三個(gè)方程組分別求解出的時(shí)延估計(jì)，多普勒頻移估計(jì)求平均，得到最 終的估計(jì)結(jié)果。通過多個(gè)域求平均的方法可以減小誤差，提高估計(jì)的精度。本 部分用于說明如何根據(jù)多個(gè)分?jǐn)?shù)階傅立葉變換域的結(jié)果求平均得到信道估計(jì) 結(jié)果。
它由以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一、發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)； 本實(shí)施方式根據(jù)信道參數(shù)要求產(chǎn)生一段切普信號(hào)<0用于進(jìn)行信道估計(jì)。
《0的表達(dá)式如公式(2)所示。根據(jù)切普信號(hào)持續(xù)時(shí)間為r和調(diào)頻參數(shù)&與切普信號(hào)占用帶寬的關(guān)系』^r,選取合適的t和r的值以滿足系統(tǒng)為信道估計(jì)信 號(hào)所分配的帶寬。
步驟二、發(fā)射節(jié)點(diǎn)控制并發(fā)射信道估計(jì)信號(hào)。
步驟三、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收步驟二所述信道估計(jì)信號(hào)，并將所述信道估計(jì)信號(hào)
濾波，獲得濾波后的信號(hào)；
步驟四、將步驟三所述的濾波后的信號(hào)進(jìn)行離散采樣，獲得離散采樣值
你
步驟五、將步驟四所述的離散采樣值rW分成并行的三路，對(duì)它們分別做 外P2、A階分?jǐn)?shù)傅里葉變換得到信號(hào)的分?jǐn)?shù)域表示^(")、rp2(")和其中 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的定義如公式(l)所示。
步驟六、將步驟五獲f尋的 2(W)和 3(")分別與本地參考信號(hào) 進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲得兩個(gè)相關(guān)后結(jié)果CW7^(p)、 CWTp2(p)和CW7>3(p);
假設(shè)本地時(shí)鐘與發(fā)送端時(shí)鐘同步。以一個(gè)符號(hào)周期r內(nèi)的運(yùn)算過程為例，
本地模板信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生離散化的本地參考信號(hào)C(O，它分別經(jīng)過A、/72、化階 分?jǐn)?shù)傅里葉變換得到本地模板信號(hào)的分?jǐn)?shù)域表示Cpl(")、 Cp2(")和相關(guān)
器對(duì) (w)和^(")取模后做相關(guān)運(yùn)算得到co^(p)。相關(guān)峰值的位置為",。相
關(guān)器對(duì) 2(W)和&2(")取模后做相關(guān)運(yùn)算得到C0^2(p)。相關(guān)器對(duì)W(")和Cp3(W) 取模后做相關(guān)運(yùn)算得到CWTp3(p)。相關(guān)峰值的位置為的。其中相關(guān)運(yùn)算的表達(dá) 式為
證々)=di(")i卜"M-
C, (p) = (")| |cp3 (W _ / )| ^/"
步驟七、分別檢測(cè)步驟六獲得的co/rpl(p)、 C^Tp2(p)和CO廳p3(p)，獲得每條 多徑的峰值位置，共獲得三個(gè)峰值位置，所述每條多徑在每一路上都能夠獲得
一個(gè)峰值位置；
(11)
(12)步驟八、根據(jù)步驟七得到的峰值位置,估計(jì)信號(hào)的多徑時(shí)延和多普勒頻移c 根據(jù)公式(3)和(4)所述的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的性質(zhì)，分別建立如下的方程組:
2
2
2
x cos
2
2
2
2=Aw2(13)
2=Aw2
2(14)
J 2
-A尸xsm"^ 乂 2=△"3(15)
2
信道估計(jì)模塊分別求解方程組(13)，(14)和(15)得到三組對(duì)時(shí)延A,和多普勒頻移 A/的估計(jì)A^,A/2和A^,厶/3 。
對(duì)估計(jì)結(jié)果求平均得到最終對(duì)Ar和A/的估計(jì)。
1 /^^ —^人 (16)
a/=*(4/;+a/2+a/3)
重復(fù)步驟七到八，估計(jì)其他路多徑信號(hào)的多徑時(shí)延和多普勒頻移，實(shí)現(xiàn)對(duì) 信道的估計(jì)。
具體實(shí)施方式
四、實(shí)現(xiàn)具體實(shí)施方式
一所述的基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的信道 的多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法的系統(tǒng)，它由發(fā)射裝置和接收裝置組成，其
中發(fā)射裝置由切普信號(hào)產(chǎn)生器l、發(fā)生波形成形器2、時(shí)鐘控制器3和發(fā)射天 線4組成；切普信號(hào)產(chǎn)生器1的切普信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器2的切普信 號(hào)輸入端連接，時(shí)鐘控制器3的控制信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器2的控制信 號(hào)輸入端連接，發(fā)射波形成形器2的信號(hào)輸出端與發(fā)射天線4的信號(hào)輸入端連 接；接收裝置包括接收天線5、濾波器6和采樣器7，它的接收裝置還包括多徑時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊16和N個(gè)分?jǐn)?shù)域模塊10，所述分?jǐn)?shù)域模塊 10由月階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器10-1、本地參考信號(hào)產(chǎn)生器10-2、相關(guān)器10-3和 峰值檢測(cè)器10-4組成;A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器10-1的信號(hào)輸出端與相關(guān)器10-2 的第一信號(hào)輸入端連接，本地參考信號(hào)產(chǎn)生器10-2的切普信號(hào)輸出端與相關(guān) 器10-3的切普信號(hào)輸入端連接，所述相關(guān)器10-3的信號(hào)輸出端與峰值檢測(cè)器 10-4的信號(hào)輸入端連接;接收天線5的信號(hào)輸出端與濾波器6的信號(hào)輸入端連 接，所述濾波器6的信號(hào)輸出端與采樣器7的信號(hào)輸入端連接，采樣器7的信 號(hào)輸出端同時(shí)與N個(gè)A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器10-1的信號(hào)輸入端連接，N個(gè)峰 值檢測(cè)器10-4的信號(hào)輸出端分別與多徑時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊16的 N個(gè)信號(hào)輸入端連接；
所述/為1， 2……N; 所述N為大于等于2的整數(shù)；
所述N個(gè)A階分?jǐn)?shù)傅傅立葉變換器10-1的階數(shù)均不相同。 圖4為N等于2時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為N等于3時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求
1、基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法，其特征是它由以下步驟完成步驟一、發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)；步驟二、發(fā)射節(jié)點(diǎn)控制并發(fā)射信道估計(jì)信號(hào)；步驟三、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收步驟二所述信道估計(jì)信號(hào)，并將所述信道估計(jì)信號(hào)濾波，獲得濾波后的信號(hào)；步驟四、將步驟三所述的濾波后的信號(hào)進(jìn)行離散采樣，獲得離散采樣值r(t)；步驟五、將步驟四所述的離散采樣值r(t)分成并行的N路，對(duì)所述N路做不同階數(shù)的分?jǐn)?shù)傅立葉變換，獲得N個(gè)變換后結(jié)果rpi(u)；步驟六、將步驟五獲得的N個(gè)變換后結(jié)果rpi(u)分別與本地參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，獲得N個(gè)相關(guān)后結(jié)果corrpi(u)；步驟七、分別檢測(cè)步驟六獲得的N個(gè)相關(guān)后結(jié)果corrpi(u)，獲得每條多徑的峰值位置，共獲得N個(gè)峰值位置Δui；步驟八、根據(jù)步驟七獲得的N個(gè)峰值位置，估計(jì)信道中一路多徑的多徑時(shí)延和多普勒頻移；所述i為1，2……N；所述N為大于等于2的整數(shù)；所述每條多徑在每一路上都能夠獲得一個(gè)峰值位置；步驟六中所述本地參考信號(hào)為一段切普信號(hào)。
2、 實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于分?jǐn)?shù)傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普 勒頻移估計(jì)方法的系統(tǒng)，它由發(fā)射裝置和接收裝置組成，其中發(fā)射裝置由切普 信號(hào)產(chǎn)生器(1)、發(fā)生波形成形器(2)、時(shí)鐘控制器(3)和發(fā)射天線(4)組 成；切普信號(hào)產(chǎn)生器(1)的切普信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器(2)的切普信 號(hào)輸入端連接，時(shí)鐘控制器(3)的控制信號(hào)輸出端與發(fā)射波形成形器(2)的 控制信號(hào)輸入端連接，發(fā)射波形成形器(2)的信號(hào)輸出端與發(fā)射天線(4)的 信號(hào)輸入端連接；接收裝置包括接收天線(5)、濾波器(6)和采樣器(7)，其特征是它的接收裝置還包括多徑時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊(16)和 N個(gè)分?jǐn)?shù)域模塊(10 )，所述分?jǐn)?shù)域模塊(10 )由A階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(10-1)、 本地參考信號(hào)產(chǎn)生器(10-2)、相關(guān)器(10-3)和峰值檢測(cè)器(10-4.)組成；/i 階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(10-1)的信號(hào)輸出端與相關(guān)器(10-3)的第一信號(hào)輸入 端連接，本地參考信號(hào)產(chǎn)生器(10-2)的切普信號(hào)輸出端與相關(guān)器(10-3)的 切普信號(hào)輸入端連接，所述相關(guān)器(10-3)的信號(hào)輸出端與峰值檢測(cè)器(10-4) 的信號(hào)輸入端連接；接收天線(5)的信號(hào)輸出端與濾波器(6)的信號(hào)輸入端 連接，所述濾波器(6)的信號(hào)輸出端與采樣器(7)的信號(hào)輸入端連接，采樣 器(7)的信號(hào)輸出端同時(shí)與N個(gè)乃階分?jǐn)?shù)傅立葉變換器(10-1)的信號(hào)輸入 端連接，N個(gè)峰值檢測(cè)器(10-4)的信號(hào)輸出端分別與多徑時(shí)延與多普勒頻移 聯(lián)合估計(jì)模塊(16)的N個(gè)信號(hào)輸入端連接； 所述/為1， 2……N;所述N為大于等于2的整數(shù)；所述N個(gè)ii階分?jǐn)?shù)傅傅立葉變換器(10-1)的階數(shù)均不相同。
全文摘要
基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的信道中多徑時(shí)延和多普勒頻移估計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)，它涉及信道估計(jì)方法及系統(tǒng)。它解決了現(xiàn)有的信道中多普勒頻移和多徑時(shí)延的估計(jì)采用統(tǒng)計(jì)假設(shè)的方法導(dǎo)致估計(jì)準(zhǔn)確度低的問題。其方法是發(fā)射節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的切普信號(hào)調(diào)制訓(xùn)練序列后產(chǎn)生信道估計(jì)信號(hào)并發(fā)射至信道；目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收后濾波、采樣并對(duì)采樣值分成并行的N路，對(duì)每一路分別做不同階數(shù)的分?jǐn)?shù)傅立葉變換后與本地參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，檢測(cè)每一路的峰值位置，根據(jù)峰值位置估計(jì)多徑時(shí)延和多普勒頻移。其裝置使用N個(gè)分?jǐn)?shù)域模塊對(duì)采樣值進(jìn)行運(yùn)算，并采用多徑時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)模塊估計(jì)多徑時(shí)延和多普勒頻移。本發(fā)明適用于無線通信系統(tǒng)的性能改進(jìn)過程。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101645865SQ20091007289
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者吳宣利, 吳少川, 吳曉濤, 寧曉燕, 林 梅, 沙學(xué)軍, 遲永鋼 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)