快衰信道部分相干檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種快衰信道部分相干檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙選信道下信號的檢測技術(shù)是移動(dòng)信號處理領(lǐng)域的重要問題。OFDM由于其較高頻 譜效率和較強(qiáng)的抗多徑能力，被廣泛應(yīng)用于寬帶無線傳輸領(lǐng)域。當(dāng)前OFDM的檢測技術(shù)主要 有兩類：
[0003] 一類檢測技術(shù)是相干檢測技術(shù)，通過在發(fā)送端插入訓(xùn)練符號，接收端利用訓(xùn)練符 號對信道進(jìn)行估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)較精確的解調(diào)。然而在快速時(shí)變多徑信道環(huán)境，相干解調(diào)技術(shù) 存在W下問題。第一，快速時(shí)變多徑信道環(huán)境下，信道變化迅速，實(shí)時(shí)精確的信道信息獲取 變的相當(dāng)困難，為了獲取精確的信道信息，不得不在發(fā)送端插入大量的訓(xùn)練符號，該既造成 了頻譜效率的降低，也提高了終端實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。第二，信道的快速時(shí)變引起多普勒擴(kuò)展， 破壞了子載波的正交性，導(dǎo)致接收端出現(xiàn)"地板效應(yīng)"，即使在較高的信噪比條件下，(FDM系 統(tǒng)性能也嚴(yán)重惡化。
[0004]另一類檢測技術(shù)是非相干檢測，通過在發(fā)送端采用合適的調(diào)制技術(shù)，在接收端無 需信道信息就可解調(diào)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，且對多普勒頻移具有一定穩(wěn)健性，其調(diào)制技術(shù)特點(diǎn) 更加適用于移動(dòng)性較高的通信場合。然而，在快速時(shí)變的多徑信道，非相干OFDM檢測面臨 如下兩個(gè)問題。第一，快速時(shí)變多徑環(huán)境下，在較低信噪比時(shí)，其檢測性能明顯劣于相干檢 巧。。第二，由于其特殊的調(diào)制方式，降低了非相干OFDM系統(tǒng)的穩(wěn)健性和頻率效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的是相干解調(diào)系統(tǒng)在較高信噪比出現(xiàn)"地板效應(yīng)"和非相干解調(diào) 系統(tǒng)在低信噪比時(shí)性能較差的問題，提供一種快衰信道部分相干檢測方法。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種快衰信道部分相干檢測方法，包括如下步驟：
[000引步驟一；獲取信道的初始信息H。；
[0009] 步驟二；通過第一類零階貝塞爾函數(shù)獲取信道變化統(tǒng)計(jì)值a;
[0010] 步驟S;利用步驟一獲取的初始信道信息H。對接收到的信號進(jìn)行相干解調(diào)1。；
[0011] 步驟四：對接收到的信號直接根據(jù)能量進(jìn)行非相干解調(diào)1。；
[0012] 步驟五：根據(jù)步驟二計(jì)算獲得的信道變化統(tǒng)計(jì)值a分配相干解調(diào)部分和非相干解 調(diào)部分的比例，獲得部分相干解調(diào)的判決規(guī)則1。。;即
[001引lm=fi(a)le+f2(a)ln
[0014] 式中，(a)為相干解調(diào)比例系數(shù)，f2(a)為非相干解調(diào)比例系數(shù)，Ic為相干解調(diào)判 決準(zhǔn)則，1。為非相干解調(diào)判決準(zhǔn)則；
[0015] 步驟六：由步驟五所獲得的部分相干解調(diào)的判決規(guī)則1。。把原始信息解調(diào)出來。
[0016] 步驟二中所述的第一類零階貝塞爾函數(shù)為：
[0017]a=J〇(2 3ifJ,)
[0018] 式中，Jc(X)為第一類零階貝塞爾函數(shù)，fd=feV/c為最大多普勒頻移，f。為射頻 頻率，V為信號接收端移動(dòng)速度，C為光速，L為采樣間隔；
[0019]在(FDM-MFSK調(diào)制系統(tǒng)中（M為調(diào)制階數(shù)），步驟五中的相干解調(diào)比例系數(shù)(a) 和非相干解調(diào)比例系數(shù)f2(a)分別設(shè)定為：
[0020] f1(a) =2aX
[0021] f2(a) = l-a2k
[0022] 上兩式中，N。為噪聲功率譜密度，a為信道變化統(tǒng)計(jì)值，k為OFDM符號串行輸出時(shí) 的位置。
[0023] 本發(fā)明所提出的檢測方案是在解調(diào)中充分利用相干和非相干檢測的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)盡 量規(guī)避單獨(dú)使用相干或非相干檢測方案所帶來的問題，即提出利用接收機(jī)獲得的部分信道 狀態(tài)信息，將相干檢測和非相干檢測結(jié)合起來，在信噪比較低的時(shí)候W相干檢測為主，而在 信噪比較高時(shí)為了規(guī)避相干檢測的地板效應(yīng)和信道估計(jì)復(fù)雜度，W非相干檢測為主。類似 于最大比合并。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)特點(diǎn)：
[0025] (1)結(jié)合了相干解調(diào)和非相干解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，既不會(huì)出現(xiàn)相干解調(diào)的"地板效應(yīng)"，也 不會(huì)出現(xiàn)低信噪比時(shí)，非相干解調(diào)性能明顯劣于相干解調(diào)的問題。
[0026] (2)由于對信道變化統(tǒng)計(jì)值的利用，使得相干解調(diào)部分也不需要進(jìn)行頻繁的信道 估計(jì)，且隨著信噪比的提高，判決規(guī)則會(huì)進(jìn)一步接近非相干解調(diào)，信道估計(jì)頻率也會(huì)進(jìn)一步 下降。
[0027] (3)由于信道估計(jì)頻率的大幅下降，使得系統(tǒng)復(fù)雜度也大幅下降，更加便于硬件實(shí) 現(xiàn)，尤其有利于在手持設(shè)備等移動(dòng)端通訊工具上的應(yīng)用。
【附圖說明】
[002引 圖1為0FDM-MFSK解調(diào)原理結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖2為雙徑瑞利信道，移動(dòng)速度為600km/h時(shí)，0FDM-4FSK的相干解調(diào)，非相干解 調(diào)W及部分相干解調(diào)的接收誤比特率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面W(FDM-MFSK調(diào)制系統(tǒng)為例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明；
[0031] 一種快衰信道部分相干檢測方法，其解調(diào)原理如圖1所示，包括如下步驟：
[0032] 步驟一；獲取信道的初始信息H。。在發(fā)送端插入塊狀導(dǎo)頻，在接收端利用該個(gè)塊狀 導(dǎo)頻估算出第一個(gè)OFDM的信道信息，然后根據(jù)性能要求，移動(dòng)速度W及信噪比等因素確定 導(dǎo)頻的插入間隔。速度越快，信噪比越低，性能要求越高，插入的間隔越短。
[0033] 步驟二；獲取信道變化統(tǒng)計(jì)值a。通過第一類零階貝塞爾函數(shù)獲取信道變化快慢 的統(tǒng)計(jì)值。a=Jc(2 31fJs)，其中J〇(x)為第一類零階貝塞爾函數(shù)，fd=feV/c為最大多普 勒頻移，f。為射頻頻率，V為信號接收端移動(dòng)速度，C為光速，為OFDM符號采樣間隔。
[0034] 步驟S;利用步驟一獲取的初始信道信息H。對接收到的信號進(jìn)行相干解調(diào)。其判 決規(guī)則為4 =Rcu/(//,:r)，其中Real(X)為取X實(shí)部，H。為信道的初始信息，Y為接收到的數(shù) 據(jù)。
[0035] 步驟四；對接收到的信號直接根據(jù)能量進(jìn)行非相干解調(diào)。其判決規(guī)則為1。= |Y| 2， 其中Y為接收到的數(shù)據(jù)。
[0036] 步驟五：根據(jù)計(jì)算獲得的信道變化統(tǒng)計(jì)值分配相干解調(diào)部分和非相干解調(diào)部分的 比例。其公式為1。=fi(a)lt+f2(a)l。，其中fi(a)為相干解調(diào)比例系數(shù)，f,(a)為非相干解 調(diào)比例系數(shù)，(a)，f2(a)為根據(jù)不同的調(diào)制方式有不同的數(shù)值；1。為相干解調(diào)判決準(zhǔn)則，1。 為非相干解調(diào)判決準(zhǔn)則。
[0037] 在(FDM-4FSK調(diào)制系統(tǒng)中，(a) = 2akN。，f2(a) =l-a2k，其中N。為噪聲功率譜密 度，可W根據(jù)獲得的導(dǎo)頻信息估計(jì)出來，一般信道環(huán)境則有固定的統(tǒng)計(jì)值；a為信道變化統(tǒng) 計(jì)值；k為OFDM符號串行輸出時(shí)的位置。
[003引步驟六；由步驟五獲得的部分相干解調(diào)的判決規(guī)則1。。就可W把原始信息解調(diào)出 來。
[0039] 對于0FDM-MFSK調(diào)制系統(tǒng)，取OFDM子載波256個(gè)，其中使用160個(gè)子載波傳輸信 息。將(FDM使用的160個(gè)子載波按4個(gè)一組，分成40組，每組4個(gè)子載波，符合規(guī)定的頻 率組合共有：
[0040] C\=4(1)
[004U4FKS調(diào)制表如表1所示。其中為一組4個(gè)子載波頻率，"1"表示該頻率 存在，"0"表示該頻率不存在。
[0042] 表14FSK調(diào)制映射表
[0043]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 快衰信道部分相干檢測方法，其特征是，包括如下步驟： 步驟一：獲取信道的初始信息Htl; 步驟二：通過第一類零階貝塞爾函數(shù)獲取信道變化統(tǒng)計(jì)值a ; 步驟三：利用步驟一獲取的初始信道信息Htl對接收到的信號進(jìn)行相干解調(diào)1。； 步驟四：對接收到的信號直接根據(jù)能量進(jìn)行非相干解調(diào)In; 步驟五：根據(jù)步驟二計(jì)算獲得的信道變化統(tǒng)計(jì)值a分配相干解調(diào)部分和非相干解調(diào)部 分的比例，獲得部分相干解調(diào)的判決規(guī)則Im;即 Icn= f i(a)lc+f2(a)ln 式中，(a)為相干解調(diào)比例系數(shù)，f2 (a)為非相干解調(diào)比例系數(shù)，1。為相干解調(diào)判決準(zhǔn) 貝1J，In為非相干解調(diào)判決準(zhǔn)則； 步驟六：由步驟五所獲得的部分相干解調(diào)的判決規(guī)則1。"把原始信息解調(diào)出來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快衰信道部分相干檢測方法，其特征是，步驟二中所述的第 一類零階貝塞爾函數(shù)為： a = J〇(2pfdTs) 式中，Jtl(X)為第一類零階貝塞爾函數(shù)，fd= f\v/c為最大多普勒頻移，f。為射頻頻率， V為信號接收端移動(dòng)速度，c為光速，Ts為采樣間隔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快衰信道部分相干檢測方法，其特征是，在OFDM-MFSK調(diào)制系 統(tǒng)中，步驟五中的相干解調(diào)比例系數(shù)f\(a)和非相干解調(diào)比例系數(shù)&(&)分別設(shè)定為： (a) = 2akN〇 f2 (a) = l~a2k 上兩式中，Ntl為噪聲功率譜密度，a為信道變化統(tǒng)計(jì)值，k為OFDM符號串行輸出時(shí)的位 置。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種快衰信道部分相干檢測方法，其在解調(diào)中充分利用相干和非相干檢測的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)盡量規(guī)避單獨(dú)使用相干或非相干檢測方案所帶來的問題，提出利用接收機(jī)獲得的部分信道狀態(tài)信息，將相干檢測和非相干檢測結(jié)合起來，在信噪比較低的時(shí)候以相干檢測為主，而在信噪比較高時(shí)為了規(guī)避相干檢測的地板效應(yīng)和信道估計(jì)復(fù)雜度，以非相干檢測為主。由于對信道變化統(tǒng)計(jì)值的利用，使得相干解調(diào)部分也不需要進(jìn)行頻繁的信道估計(jì)，且隨著信噪比的提高，判決規(guī)則會(huì)進(jìn)一步接近非相干解調(diào)，信道估計(jì)頻率也會(huì)進(jìn)一步下降。
【IPC分類】H04L25-02, H04L27-26, H04L25-03
【公開號】CN104836771
【申請?zhí)枴緾N201510287436
【發(fā)明人】謝躍雷, 夏嘯夫, 曾德前, 萬杰, 鄭兆飛, 歐陽繕
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月29日