一种基于FIR滤波器的OFDM定时度量估计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于FIR滤波器的OFDM定时度量估计方法，该方法的步骤如下：首先，将接收信号与其自身延时信号，共轭相乘，得到M

【技术实现步骤摘要】
一种基于FIR滤波器的OFDM定时度量估计方法
本专利技术属于数字无线通信传输
，涉及一种测控通信系统中基于FIR滤波器的OFDM解调器的符号定时度量估计结构。
技术介绍
正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)能够提供大容量的信息传输，并解决测控终端传输高速数据时无线信道性能变差的问题，具有频谱利用率高，抗频率选择性衰落等优点，已经被国际遥测协会列为下一代集成增加遥测网络计划的技术方案之一。在测控通信的复杂多径信道下，OFDM可以提供一种高速、高效且安全的数据传输方案，有效缓解日趋紧张的频谱资源，改善单载波测控系统的抗干扰能力。在OFDM接收解调过程中，首先需要通过符号定时同步确定FFT变换的窗口位置，保证子载波之间的正交性。常用的符号定时同步算法如文献“SchmidlT,CoxDC.RobustFrequencyandTimingSynchronizationforOFDM[J].IEEETransactionsonCommunications,1997,45(12):1613～1621.”中S&C算法采用时域前后两段相同的前导符号共轭相关进行符号定时同步，但OFDM符号的循环前缀导致定时同步位置存在模糊。为了改善S&C算法的定时同步性能，Ren在文献“RenGL,ChangY,ZhangH,etal.SynchronizationMethodsBasedonaNewConstantEnvelopePreambleforOFDMSystems[J].IEEETransactionsonBroadcasting,2005,51(1):139～143.”中采用伪随机序列对前后两段相同的前导符号进行加权，解调器中对加权后的前导符号前后两段共轭相关进行符号定时同步，但伪随机序列对OFDM前导符号加权会增加OFDM信号功率谱的带外泄漏。针对上述常用符号定时同步算法存在的问题，文献“AwoseyilaAB,etal.RobustTime-domainTimingandFrequencySynchronizationforOFDMSystems[J].IEEETransactionsonConsumerElectronics,2009,55(2):391～399.”和文献“MaYS,ZhouSW,YanCX,etal.DesignofOFDMTimingSynchronizationBasedonCorrelationsofPreambleSymbol[C]//2016IEEE83rdVehicularTechnologyConference:VTC2016-Spring,Nanjing.”中分别提出了两种符号定时同步方法，可以在不影响OFDM信号功率谱性能的情况下获得具有脉冲特性的定时度量，有效提高多径衰落信道下OFDM符号定时同步性能，适用于复杂多径信道特性下的测控通信系统，但二者的定时度量计算量大、工程实现结构复杂、硬件资源占用率高。以后者为例，在计算定时度量过程中需要计算多个差分相关函数显然，仅该步骤中每个差分相关函数的计算就分别需要N-m次复乘和求和运算，导致算法的计算量大，实现结构复杂。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计方法，解决传统定时同步算法的定时检测性能较差、实现结构复杂、硬件资源占用率高等问题。本专利技术的技术解决方案是：一种基于FIR滤波器OFDM符号定时度量估计方法,OFDM信号帧中包含Ms个OFDM符号，Ms为正整数，Ms≥2，其中，第一个OFDM符号为已知的前导符号，每个符号包含N＝Ns+Ncp个采样值，Ns为OFDM符号的IFFT/FFT变换大小，Ncp为OFDM的循环前缀样值数，定义用于计算定时度量的OFDM接收序列起始位置d，并将其初始化为0，该方法包括如下步骤：(1)、将接收的信号r(n+d)分成1、2、…、M0路，分别延迟1、2、…、M0个采样时钟后得到r(n+d-1)、r(n+d-2)…、r(n+d-M0)，n＝m,1,…,Nt-1，2≤Nt≤Ns，M0≤Nt；(2)、将接收信号r(n+d)分别与r(n+d-1)、r(n+d-2)…、r(n+d-M0)进行共轭相乘，得到接收差分序列{ym(n,d),n＝m,…,Nt-1}；(3)、将接收差分序列{ym(n,d),n＝m,…,Nt-1}，分别送入M0个对应的Nt-m阶的FIR滤波器，经FIR滤波器滤波处理之后得到M0路输出p(m,d)：式中，{wm(n)＝c*(n-m)·c(n),n＝m,…,Nt-1}，c(n)为前导符号序列采样值；(4)、将M0路滤波器的输出p(m,d)进行平均，得到平均值P(d)，并采用OFDM接收信号能量R(d)对平均值P(d)进行归一化，得到基于FIR结构的符号定时同步方法的归一化定时度量M(d)；(5)、将d加1，重复步骤(1)～步骤(5)，计算得到新的归一化定时度量M(d)，直到d＝Ms×(Ns+Ncp)-1，得到一帧内共计Ms×(Ns+Ncp)个定时度量，进入步骤(6)；(6)、计算一帧内共计Ms×(Ns+Ncp)个定时度量的最大值，该值所对应的d即为OFDM符号定时估计量所述步骤(2)的计算公式为：ym(n,d)＝r*(n+d-m)·r(n+d)，其中，m取正整数，取值范围为1≤m≤M0。所述步骤(5)所述的采用OFDM接收信号能量R(d)对平均值P(d)进行归一化的计算公式为：其中，接收信号能量表示为：本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1)、本专利技术所提出的基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计方法采用了FIR滤波器计算定时度量，在工程实现中具有通用性；2)、本专利技术所提出的基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计方法将M0个差分相关值p(m,d)统一采用不同系数的FIR滤波器计算，实现了模块化处理；3)、本专利技术提出的基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计方法所获得具有脉冲特性的定时度量与定时估计算法的理论性能相符合；4)、根据本专利技术所提出的基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计结构可以实现OFDM解调器中接收信号流的实时高速处理；5)、根据本专利技术所提出的基于FIR滤波器的OFDM符号定时度量估计结构有效降低了实现复杂度，减少了所占用的硬件资源，节约了工程实现成本。附图说明图1为本专利技术基于FIR滤波器的OFDM定时度量估计结构；图2为本专利技术实施例仿真得到的定时度量值。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的具体实施方式进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的使用范围。以典型的OFDM通信系统为例，OFDM调制器与解调器中OFDM信号分别具有以下特征：1)、在OFDM调制器中，通过子载波映射将长度为Nu的MPSK/MQAM调制的复随机序列映射到长度为Ns的OFDM频域序列，并对映射后的频域序列进行Ns点的IFFT变换得到OFDM时域符号，从OFDM时域符号中提取最后Ncp个点拼接在OFDM时域符号前端，最终(Ncp为循环前缀长度)获取带有保护间隔的OFDM时域符号，可以表示为：其中，X(k)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FIR滤波器OFDM符号定时度量估计方法,OFDM信号帧中包含M

【技术特征摘要】
1.一种基于FIR滤波器OFDM符号定时度量估计方法,OFDM信号帧中包含Ms个OFDM符号，Ms为正整数，Ms≥2，其中，第一个OFDM符号为已知的前导符号，每个符号包含N＝Ns+Ncp个采样值，Ns为OFDM符号的IFFT/FFT变换大小，Ncp为OFDM的循环前缀样值数，定义用于计算定时度量的OFDM接收序列起始位置d，并将其初始化为0，其特征在于包括如下步骤：(1)、将接收的信号r(n+d)分成1、2、…、M0路，分别延迟1、2、…、M0个采样时钟后得到r(n+d-1)、r(n+d-2)…、r(n+d-M0)，n＝m,1,…,Nt-1，2≤Nt≤Ns，M0≤Nt；(2)、将接收信号r(n+d)分别与r(n+d-1)、r(n+d-2)…、r(n+d-M0)进行共轭相乘，得到接收差分序列{ym(n,d),n＝m,…,Nt-1}；(3)、将接收差分序列{ym(n,d),n＝m,…,Nt-1}，分别送入M0个对应的Nt-m阶的FIR滤波器，经FIR滤波器滤波处理之后得到M0路输出p(m,d)：式中，{wm(n)＝c*(n-m)·c(n),n＝m...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云思，闫朝星，周三文，付林罡，刘同领，马荣，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11