CN118200086A - 一种基于频域均衡方法的干扰识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，包括以下步骤：S1.设计信号的数据帧结构；S2.从接收信号中获取整个帧结构并计算频率偏移量；S3.利用接收信号导频和本地导频进行信道估计；S4.利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域，并输出均衡后的导频和有效数据；S5.根据均衡后的导频进行信噪比估计，进行干扰识别。本发明的有益效果是：本发明复用前后导频数据块作为待均衡数据块的循环前缀，不需要在有效数据块前再增加循环前缀，从而提升了通信传输效率，并能够根据均衡后的数据实现干扰识别。
Description
技术领域
本发明涉及频域均衡，特别是涉及一种基于频域均衡方法的干扰识别方法。
背景技术
现有的抗多径环境通信技术中，主要通过频域均衡技术来对抗多径干扰，完成干扰识别。
现有算法的数据帧结构如图1所示：现有的均衡算法流程如下：利用导频1和导频2数据进行时域和频域同步，利用接收导频和本地导频进行信道估计，利用信道估计结果对前缀3和有效数据进行频域均衡，输出均衡后的有效数据。
在频域均衡技术中，需要在有效数据块的前后加导频数据，用来进行同步和信道估计；还需要在有效数据块和导频数据块前加循环前缀，以对抗多径干扰。较多的辅助数据块降低了通信效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，复用前后导频数据块作为待均衡数据块的循环前缀，不需要在有效数据块前再增加循环前缀，从而提升了通信传输效率，并能够根据均衡后的数据实现干扰识别。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，包括以下步骤：
S1.设计信号的数据帧结构；
S2.从接收信号中获取整个帧结构并计算频率偏移量；
S3.利用接收信号导频和本地导频进行信道估计；
S4.利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域，并输出均衡后的导频和有效数据；
S5.根据均衡后的导频进行信噪比估计，进行干扰识别。
本发明的有益效果是：本发明复用前后导频数据块作为待均衡数据块的循环前缀，不需要在有效数据块前再增加循环前缀，从而提升了通信传输效率，并能够根据均衡后的数据实现干扰识别。
附图说明
图1为现有频域均衡算法的帧结构示意图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为本发明的帧结构示意图；
图4为现有频域均衡算法的待均衡数据示意图
图5为本申请的待均衡数据示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明复用前后导频数据块作为待均衡数据块的循环前缀，不需要在有效数据块前再增加循环前缀，从而提升了通信传输效率。并且均衡输出包含导频数据，可以获得一个简洁有效的信噪比估计方法，提升干扰识别能力，如图2所示，具体地干扰识别方法，包括：
S1、设计信号的数据帧结构：如图3所示，所述信号的数据帧结构依次包括前缀1、导频1、有效数据、前缀2和导频2；其中导频1从中间划分为相同长度的前半部分和后半部分。
S2、从接收信号中获取整个帧结构并计算频率偏移量：
设接收信号为，本地导频为/>，利用公式/>计算出相关值，其中/>为/>的复共轭，n表示时刻，/>为/>中n取n-m时对应信号的复共轭；从相关值结果/>中选出最大值，将对应的时刻nm作为帧结构中的第一个符号，设T是整个帧结构的长度，则x(nm)~x（nm+T-1）为接收到的接收信号中的整个帧结构；其中，L为本地导频/>的长度，m为取值从1到L的求和变量，/>为/>中n取m时对应的信号；
在本申请的实施例中，需要从n大于L时开始进行相关值的估计；
从接收信号中的整个帧结构中，选取接收信号中的导频1和导频2/>，利用如下公式计算频率偏移量/>：
；
其中为导频2的复共轭，/>为接收信号采样频率，M为导频1和导频2间隔的采样点数。
S3、利用接收导频和本地导频进行信道估计：
对接收信号中的导频1进行频率纠偏得到，
将接收信号中的导频1表示为z1(n)，z(n)是纠偏后的导频，则：
；
e是自然对数底数，j是虚数单位,π是圆周率，是频率偏移量；
进行FFT变换后为/>;
设本地导频FFT变换后为/>，信道估计的频域响应即为：
；
对进行IFFT变换，获得信道时域响应/>，取/>中所有低于功率门限的值，计算其平均功率为噪声功率/>。
S4、利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域，并输出均衡后的导频和有效数据；
利用信道估计结果对导频1后半部分、有效数据和前缀2进行频域均衡：
选取导频1后半部分、有效数据和前缀2进行频域均衡作为待均衡序列，利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域；
待均衡数据序列为，FFT变换后为/>，利用均衡公式计算出频域均衡结果，再对结果进行IFFT变换，获得时域均衡数据；/>为/>的复共轭；
输出均衡后的导频和有效数据：在本申请的实施例中，设导频1的长度与本地导频的长度相同，即导频1的长度为L，时域均衡数据中：前L/2个符号是一半导频，记为均衡后的导频，其余部分是有效数据的解调输出/>。
S5、根据均衡后的导频进行信噪比估计，进行干扰识别：
均衡后的导频为，本地导频为/>，利用公式/>计算出信噪比，当信噪比低于预设门限值时，可以判定本数据帧为干扰帧。
本发明主要是修改了待均衡数据的选取， 现有方法中待均衡数据是前缀3加有效数据，如图4所示，本发明待均衡数据是导频1尾部加有效数据加前缀2，如图5所示，根据均衡算法要求，待均衡数据的首尾部分需要相同，现有方法中前缀3与有效数据尾部是相同的，符合算法要求。本发明的方法中，前缀1与导频1尾部（后半部分）相同，前缀2与导频2尾部（后半部分）相同，而导频1与导频2也是相同的，因此导频1尾部（后半部分）与前缀2是相同的，它们与有效数据块组合在一起，形成了符合均衡算法要求的数据结构。待均衡数据，都是首尾相同的，符合均衡算法要求。在本申请的实施例中，若需要使本申请与现有频域均衡算法的待均衡数据长度相同，只需要减小本申请中有效数据的长度，就能完全沿用现有的均衡模块，系统性能不受影响。新算法有效数据长度 = 老算法有效数据长度 - 前缀长度。例如：本发明修改数据帧结构，减少了前缀3，通信传输效率得到提升：设原帧结构中，导频长度256，前缀长度128，有效数据长度2048，则传输效率为2048/(128*3+256*2+2048)=0.696；本发明新帧结构中，有效数据长度需要改为2048-128=1920，传输效率为1920/(128*2+256*2+1920)=0.714。相比原算法，传输效率提升了2.7%。
本发明的待均衡数据包含导频数据，均衡输出中也就有均衡后的导频，均衡后的导频已经没有了多径干扰，只剩下随机噪声干扰，这样就很容易通过均衡后的导频与本地导频比较，完成信噪比估计，进而利用信噪比估计值提升系统的干扰识别能力。
本申请方案具体应用时，只需要在发射端，按新算法的数据帧结构修改发射数据，包括两点：
a)减小有效数据块的长度，
b)去掉前缀3。
在接收端，完成同步和信道估计流程后，步骤3中复用导频1尾部和前缀2，与有效数据块一起作为均衡算法的输入。对均衡后输出的导频数据进行信噪比估计，即可实现干扰识别。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.设计信号的数据帧结构；
S2.从接收信号中获取整个帧结构并计算频率偏移量；
S3.利用接收信号导频和本地导频进行信道估计；
S4.利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域，并输出均衡后的导频和有效数据；
S5.根据均衡后的导频进行信噪比估计，进行干扰识别。
2.根据权利要求1所述的一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：所述信号的数据帧结构依次包括前缀1、导频1、有效数据、前缀2和导频2，其中导频1从中间划分为相同长度的前半部分和后半部分。
3.根据权利要求2所述的一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：所述步骤S2包括：
S201.设接收信号为，本地导频为/>，利用公式/>计算出相关值，其中/>为/>的复共轭，n表示时刻，/>为/>中n取n-m时对应信号的复共轭；其中，L为本地导频/>的长度，m为取值从1到L的求和变量，/>为/>中n取m时对应的信号；
从相关值结果中选出最大值，将对应的时刻nm作为帧结构中的第一个符号，设T是整个帧结构的长度，则x(nm)~x（nm+T-1）为接收到的接收信号中的整个帧结构；
S202.从接收信号中的整个帧结构中，选取接收信号中的导频1 和导频2/>，利用如下公式计算频率偏移量/>：
；
其中为导频2的复共轭，/>为接收信号采样频率，M为导频1和导频2间隔的采样点数。
4.根据权利要求3所述的一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：所述步骤S3包括：
S301.对接收信号中的导频1进行频率纠偏得到；
将接收信号中的导频1表示为z1(n)，z(n)是纠偏后的导频，则：
；
e是自然对数底数，j是虚数单位,π是圆周率，是频率偏移量；
进行FFT变换后为/>;
S302.设本地导频 FFT变换后为/>，信道估计的频域响应即为：
；
S303.对进行IFFT变换，获得信道时域响应/>，取/>中所有低于功率门限的值，计算其平均功率为噪声功率/>。
5.根据权利要求4所述的一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：所述步骤S4包括：
S401.选取导频1后半部分、有效数据和前缀2进行频域均衡作为待均衡序列，利用信道估计结果进行频域均衡并变换回时域；
待均衡数据序列为，FFT变换后为/>，利用均衡公式计算出频域均衡结果，再对结果进行IFFT变换，获得时域均衡数据；/>为/>的复共轭；
S402. 输出均衡后的导频和有效数据：设导频1的长度与本地导频的长度相同，即导频1的长度为L，则时域均衡数据中，前L/2个符号是一半导频，记为均衡后的导频，其余部分是有效数据的解调输出/>。
6.根据权利要求4所述的一种基于频域均衡方法的干扰识别方法，其特征在于：所述步骤S5包括：
根据均衡后的导频，本地导频/>，利用公式/>计算出信噪比，当信噪比低于预设门限值时，判定本数据帧为干扰帧。
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