CN109039985A - 一种基于重采样的ofdm信号盲解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种基于过采样的OFDM信号盲解调的方法。本发明首先对接收信号进行过采样，然后根据OFDM所包含的循环前缀带来的冗余性对信号进行自相关处理，得到OFDM信号有效符号长度的估计，再根据估计有效符号长度计算信号的固定时延自相关，估计出OFDM信号的总符号长度，从而得到OFDM信号的循环前缀长度。该方法不需要提供信号的基带采样率，能够在全盲情况下实现OFDM信号的盲解调，这对于在非合作意义下的通信侦察具有很好的参考和实用价值。

Description

一种基于重采样的OFDM信号盲解调方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种基于重采样的OFDM信号盲解调方法。

背景技术

OFDM是一种多载波传输方案，它通过将高速串行的数据流转换成低速并行的数据流，再分配到N个子载波上同时传输，从而使每个子载波上的数据符号长度相对增加，有效减小了由多径引起的符号间干扰。并且，OFDM系统由于各载波间的离散正交性，从而允许子信道之间相互重叠，因此OFDM信号可以最大限度地利用频谱资源。由于OFDM所具有的抗频率选择性、频谱利用率高等优点，其在LTE以及Link16等系统中获得了极为广泛的应用，且已被选为下一代通信系统的基础波形设计方案。

通信领域的长足发展也对通信侦察提出了新的要求，因此OFDM的盲解调也已成为通信侦察领域中一个重要的话题。对于非合作接收机而言，需要预先估计OFDM信号两个重要的波形参数(有效符号长度和循环前缀长度)，才能完成解调。然而在盲背景下，并不能保证接收机采样率是基带采样率的整数倍，因此对于有效符号长度的估计和循环前缀的估计会有存在极大的量化误差，从而带来严重的符号定时偏差和载波间干扰，因此我们提出了一种对OFDM信号进行盲解调的方法，该方法并不需要获知基带采样率或FFT点数等相关协议，可以在盲背景下完成OFDM信号的解调。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对在基带采样率未知的情况下对OFDM信号进行盲解调。

为了便于理解，对本发明采用的技术做如下说明：

由于OFDM信号对于定时误差的影响比较高，因此，通用的通信标准中常将OFDM信号中每一个符号的尾部复制到其前面，组成一个新的OFDM符号，其中，有效符号长度表示为N_fft，前缀长度为N_CP，则OFDM符号的长度为：

N_sym＝N_fft+N_CP

假设基带OFDM信号为s(n)，由于循环前缀周期性地出现，其自相关函数可表示为：

因此可以通过搜索R(m)的极值点所在的位置，确定有效符号长度的估计值

当估计出有效符号长度时，可以计算信号的固定时延自相关根据OFDM信号的循环平稳性，其固定时延自相关呈脉冲状，其周期为可通过FFT测频法估计得到：其中，L表示数据的总长度，△表示其频谱上两个谐波分量的离散差。

循环前缀的长度可通过总的符号长度与有效符号长度作差得到，即：

通过去除循环前缀，对信号进行点数为的离散傅里叶变换(DFT)，得到

通过搜索S(k)中较大的值作为携带符号的数据子载波，从而完成解调。但是在非合作接收处理时，并不能保证估计得到的有效符号长度与循环前缀长度为真实值的整数倍，此时用估计的和直接进行解调，会带来较大的符号定时偏差和载波间干扰。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

1、一种基于重采样的OFDM信号盲解调的方法，该方法能够对接收到的OFDM信号在没有基带采样率信息的情况下实现信号的盲解调，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取合适的过采样倍数和插值滤波器对OFDM信号进行过采样，得到过采样信号y(n)，过采样倍数可选择大于10的整数，插值滤波器需满足：其中f表示频率，f_s表示OFDM信号的基带采样率；

S2、计算OFDM信号的自相关函数R(m)＝|E{y(n)y^*(n+m)}|；

S3、搜索自相关R(m)的极大值，并在0附近设置一定的相关区间，极大值的索引即为OFDM信号的有效符号长度其中m_min表示相关区间的长度；

S4、计算OFDM信号的固定时延自相关

S5、通过FFT测频法得到固定时延自相关的周期，即为OFDM信号的符号长度其中，L表示过采样后的数据总长度，△表示FFT变换后两个谐波分量索引的离散差。

S6、计算循环前缀的长度为

S7、对OFDM信号进行去除循环前缀处理，并对其有效符号部分进行FFT变换，得到

S8、取Y[k]中模值较大的位置作为携带符号的数据子载波，得到解调后的符号。

本发明的有益效果为，首先对接收信号进行过采样处理，然后根据信号中所包含的冗余特性，对信号进行自相关，通过在自相关谱上估计有效符号长度，再计算信号的固定时延自相关，得到信号的总符号长度估计值，从而估计出循环前缀的长度，再将信号通过FFT变换到频域，通过搜索信号在频域的较大值作为携带符号的数据子载波，从而完成信号的盲解调。本发明的方法由于可以在基带采样率未知的情况下进行工作，在通信侦察领域有很好的参考和实际应用。

附图说明

图1本发明方法对待解调信号的流程图；

图2解调后的基带信号星座图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行进一步说明。

实施例

本例在接收待检测信号中假设有效符号长度N_fft＝1024，循环前缀长度N_CP＝1024，接收机过采样倍数N₁＝7/5，处理时过采样倍数为N₂＝10，符号个数为1000个，选择基带调制样式为QPSK。对接收信号进行盲解调：

实施例的检测实施方法及结果如附图1和附图2所示。具体步骤如下所示：

步骤一：首先，对接收信号进行过采样，设置过采样倍数为10，得到过采样后的信号y(n)；

步骤二：对过采样后的信号计算其自相关函数，得到R(m)＝|E{y(n)y^*(n+m)}|，

步骤三：搜索R(m)的极大值，设置相关区间为m_min＝5×10＝50，得到最大值的索引为：即1024×7/5×10，估计正确；

步骤四：计算固定时延自相关得到即1280×7/5×10，估计正确；

步骤五：去除循环前缀，并对有效符号进行FFT，得到频域信号记为Y[k]；

步骤六：设置门限通过搜索得到携带数据的符号的索引集为：

步骤七：获得携带数据的符号为：S＝S[ζ]。

图2是在信噪比SNR＝15dB时盲解调得到的星座图。从图2可以看出改算法能够在基带采样率未知的情况下对接收信号进行解调，并且可以获得好的解调性能。

Claims (1)

1.一种基于重采样的OFDM信号盲解调的方法，该方法能够对接收到的OFDM信号在没有基带采样率信息的情况下实现信号的盲解调，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取合适的过采样倍数和插值滤波器对OFDM信号进行过采样，得到过采样信号y(n)，过采样倍数选择大于10的整数，插值滤波器需满足：其中f表示频率，f_s表示OFDM信号的基带采样率；

S2、计算OFDM信号的自相关函数R(m)＝|E{y(n)y^*(n+m)}|；

S3、搜索自相关R(m)的极大值，并在0附近设置相关区间，极大值的索引即为OFDM信号的有效符号长度其中m_min表示相关区间的长度；

S4、计算OFDM信号的固定时延自相关

S5、通过FFT测频法得到固定时延自相关的周期，即为OFDM信号的符号长度其中，L表示过采样后的数据总长度，△表示FFT变换后两个谐波分量索引的离散差；

S6、计算循环前缀的长度为

S7、对OFDM信号进行去除循环前缀处理，并对其有效符号部分进行FFT变换，得到

S8、取Y[k]中模值较大的位置作为携带符号的数据子载波，得到解调后的符号。