基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟：步驟S1：選擇理論CAF平面上能量最為集中的若干個點作為循環(huán)自相關函數(shù)的特定目標范圍；步驟S2：依照求得的所述特定目標范圍，根據(jù)接收信號L個觀察周期的觀察值估計對應目標范圍的循環(huán)自相關函數(shù)；步驟S3：對所述求得的循環(huán)自相關函數(shù)的估計值進行特征檢測；步驟S4：對所述特征檢測結果進行判決。本發(fā)明的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法相較于現(xiàn)有的檢測方法在大幅降低了系統(tǒng)硬件要求及處理算法復雜度，提高了檢測性能，同時可以在不改變原有系統(tǒng)接收端硬件結構的基礎上實現(xiàn)。
【專利說明】基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信【技術領域】，特別地，涉及一種基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳 輸信號的檢測方法。

【背景技術】
[0002] 20世紀70年代，Weistein和Ebert等人應用離散傅里葉變換（DFT)和快速傅里 葉方法（FFT)研制了一個完整的多載波傳輸系統(tǒng)，即正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系統(tǒng)。OFDM是多載波調(diào)制的一種，其主要思想是：將信道分 成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上 進行傳輸。正交信號可以在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互 干擾（Inter Carrier Interference, ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶 寬，因此每個子信道上的數(shù)據(jù)流可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于 每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。在向B3G/4G演 進的過程中，0FDM是關鍵的技術之一，其可以結合分集、時空編碼、干擾和信道間干擾抑制 以及智能天線技術，從而最大限度地提高了系統(tǒng)性能。
[0003] 近年來，有關信號循環(huán)平穩(wěn)特性的研究與應用，在通信領域尤其是認知無線電領 域得到了廣泛的普及。其中，循環(huán)延時分集（Cyclic Delay Diversity,CDD)作為一項性能 優(yōu)越、標準兼容性好的多天線分集技術，已被收錄于LTE與LTE-A的標準之中。CDD技術能 夠在無線環(huán)境中獲得足夠的空間分集增益，并通過循環(huán)延時操作把空間分集轉換為頻率分 集，從而在0FDM系統(tǒng)的頻域上加入冗余性，以顯著增強0FDM系統(tǒng)的性能。⑶D-0FDM信號 的循環(huán)平穩(wěn)特性是由循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP)與⑶D這兩種操作引入的。具體而言， CP與CDD操作使得CDD-0FDM信號產(chǎn)生了內(nèi)在的隱性周期特性，該特性體現(xiàn)在信號自相關 函數(shù)的周期變化上。從循環(huán)自相關的角度上觀察，就可以在循環(huán)頻率和延時參數(shù)索引的二 維平面上找到CP與CDD分別誘導的可分辨的循環(huán)平穩(wěn)分量。CP誘導的循環(huán)平穩(wěn)特性取決 于系統(tǒng)FFT大小與CP長度。但通常情況下，0FDM系統(tǒng)的這兩個參數(shù)是固定的，這就限制了 CP誘導循環(huán)平穩(wěn)特征的應用。另一方面，CDD誘導的循環(huán)平穩(wěn)特征的位置和大小可靈活地 通過調(diào)節(jié)循環(huán)延時量而進行人為控制，且在發(fā)送端就可以實現(xiàn)，這就為CDD誘導循環(huán)平穩(wěn) 特征的應用提供了有利條件。
[0004] 現(xiàn)有的基于循環(huán)延時矢量的統(tǒng)計譜域復用傳輸系統(tǒng)利用傳統(tǒng)CDD-0FDM系統(tǒng)的 硬件結構，通過頻域傳輸常規(guī)的CDD-0FDM信息比特流的同時，還額外開辟了一條獨立的 統(tǒng)計譜域傳輸信道，將動態(tài)改變循環(huán)延時量映射成統(tǒng)計譜域信息，并隱性地嵌入常規(guī)的 CDD-0FDM信息比特流之中。具體而言，統(tǒng)計譜域信道的傳輸原理是將發(fā)送信息比特流分為 兩部分：一部分作為常規(guī)的CDD-0FDM信號在頻域進行處理發(fā)送；另一部分送到循環(huán)延時調(diào) 制模塊中，將編碼比特映射成一個個循環(huán)延時矢量。CDD-0FDM發(fā)射模塊根據(jù)這一循環(huán)延時 矢量，對每L個0FDM符號進行循環(huán)延時操作，這里每L個0FDM符號組成一個統(tǒng)計譜域單元 觀測長度。在每個觀測單元長度之內(nèi)，CDD-0FDM信號的循環(huán)自相關函數(shù)的譜峰位置攜帶了 統(tǒng)計譜域信道的復用信息。
[0005] 但是，已有的統(tǒng)計譜域復用傳輸信號的檢測方法對硬件要求高，接收機的處理算 法復雜度高，且檢測性能尚有提升空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于循環(huán)自相關函數(shù) 的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，可直接應用于現(xiàn)有的標準CDD-0FDM硬件系統(tǒng)或其它現(xiàn) 有硬件系統(tǒng)之上，用以實現(xiàn)統(tǒng)計譜域傳輸?shù)男盘枡z測。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜 域傳輸信號的檢測方法，所述檢測方法包括以下步驟：
[0008] 步驟S1 :選擇理論CAF平面上能量最為集中的若干個點作為循環(huán)自相關函數(shù)的特 定目標范圍；
[0009] 步驟S2 :依照求得的所述特定目標范圍，根據(jù)接收信號L個觀察周期的觀察值估 計對應目標范圍的循環(huán)自相關函數(shù)；
[0010] 步驟S3 :對所述求得的循環(huán)自相關函數(shù)的估計值進行不超過二階矩計算量的特 征檢測；
[0011] 步驟S4 :對所述特征檢測結果進行判決。
[0012] 根據(jù)上述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其中：步驟S1 中，選擇CAF平面上能量最為集中的若干個點的具體步驟如下：
[0013] 步驟一、計算對應系統(tǒng)參數(shù)下CAF平面上所有點的CAF理論值；
[0014] 步驟二、若在CDD索引的峰值上存在某一點的峰值超過其余所有點的峰值之和， 則選取該點作為能量最集中的點；
[0015] 步驟三、如果不存在滿足步驟二中條件的點，若某兩點的峰值超過其余所有點的 峰值之和，則選取這兩點作為能量最集中的點；
[0016] 步驟四、如果不存在滿足步驟二、步驟三中條件的點，若某三點的峰值超過其余所 有點的峰值之和，則選取這三點作為能量最集中的點；
[0017] 步驟五、如果不存在滿足步驟二、步驟三、步驟四中條件的點，則直接選取k=M處 的點作為能量最為集中的點，使用該點的CAF值來進行特征檢測；
[0018] 其中，k為循環(huán)頻率，Μ為CAF循環(huán)周期。
[0019] 根據(jù)上述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其中：步驟S2 中，在雙天線收發(fā)機系統(tǒng)中，直接選取k=M處的點作為能量最為集中的點，則k=M處接收信 號L個周期的CAF的估計值如下：
[0020]

【權利要求】
1. 一種基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特征在于，所述檢測 方法包括以下步驟： 步驟S1 :選擇理論CAF平面上能量最為集中的若干個點作為循環(huán)自相關函數(shù)的特定目 標范圍； 步驟S2 :依照求得的所述特定目標范圍，根據(jù)接收信號L個觀察周期的觀察值估計對 應目標范圍的循環(huán)自相關函數(shù)； 步驟S3 :對所述求得的循環(huán)自相關函數(shù)的估計值進行不超過二階矩計算量的特征檢 測； 步驟S4 :對所述特征檢測結果進行判決。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特 征在于：步驟S1中，選擇CAF平面上能量最為集中的若干個點的具體步驟如下： 步驟一、計算對應系統(tǒng)參數(shù)下CAF平面上所有點的CAF理論值； 步驟二、若在CDD索引的峰值上存在某一點的峰值超過其余所有點的峰值之和，則選 取該點作為能量最集中的點； 步驟三、如果不存在滿足步驟二中條件的點，若某兩點的峰值超過其余所有點的峰值 之和，則選取這兩點作為能量最集中的點； 步驟四、如果不存在滿足步驟二、步驟三中條件的點，若某三點的峰值超過其余所有點 的峰值之和，則選取這三點作為能量最集中的點； 步驟五、如果不存在滿足步驟二、步驟三、步驟四中條件的點，則直接選取k=M處的點 作為能量最為集中的點，使用該點的CAF值來進行特征檢測； 其中，k為循環(huán)頻率，Μ為CAF循環(huán)周期。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特 征在于：步驟S2中，在雙天線收發(fā)機系統(tǒng)中，直接選取k=M處的點作為能量最為集中的點， 則k=M處接收信號L個周期的CAF的估計值如下：
其中，k為循環(huán)頻率，τ為延時參數(shù)，Μ為CAF循環(huán)周期，￡t.(M,T)為CAF的理論值， α)(Μ，τ )表示估計誤差。
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特 征在于：步驟S3中，設定多元假設檢驗，對應Λ 2=i的每一種可能情況得到下式：
對步驟S2中得到的CAF估計值進行不超過二階矩計算量的CAF特征檢測，則每一種情 況對應的特征檢測結果如下：
其中，Λ 2表示第2個天線上的循環(huán)延時矢量。
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特 征在于：步驟S4中，對步驟S3中得到的特征檢測結果進行判決，將所有特征檢測結果中的 最小值所對應的厶2作為判決值:?，即4= argminie[1,2,...W2] rf10。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于循環(huán)自相關函數(shù)的統(tǒng)計譜域傳輸信號的檢測方法，其特 征在于：還包括步驟S5 :將判決得到的CDM符號解映射為二進制信息。
【文檔編號】H04B17/30GK104301272SQ201310300514
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權日:2013年7月17日
【發(fā)明者】徐天衡, 陳華夏, 胡宏林 申請人:上海無線通信研究中心, 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所