[发明专利]一种OFDM信号带宽盲估计方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种低信噪比多径信道下低复杂度的OFDM信号带宽盲估计方法，可用于非合作通信中OFDM系统解调及频谱监测。

背景技术

正交频分复用（OFDM）技术是一种具有高频带利用率的多载波调制技术，它具有抗噪声、抗多径、适合高速数据传输等优点，因此OFDM技术在通信领域得到越来越广泛的应用。在非合作通信系统中，精确的OFDM信号带宽参数对于频谱监测和OFDM系统重构具有重要意义，因此本发明公布一种OFDM信号带宽盲估计方法。

目前对于OFDM信号的频域带宽估计研究较少，最早的方法是首先用FFT得到信号频谱，然后简单的通过人的视觉对信号带宽进行估计，这样纯视觉的估计不能得到精确的估计结果。2000年，Walter Akmouche等人提出了一种基于小波变换的方法对OFDM信号的带宽进行估计，参见Walter Akmouche,Eric Kerherve,et al.,“OFDM spectral characterization:estimation of the bandwidth and the number of sub-carriers,”[J].Statistical Signal and Array Processing2000,Proceedings of the Tenth IEEE Workshop on.Aug.14-162000,pp.48-52。该方法只在高信噪比情况下取得理想效果。2005年，刘鹏等人提出了一种低信噪比多径信道下OFDM信号带宽估计方法，参见Peng Liu,Bing-bing Li,Zhao-yang Lu,Feng-kui Gong.An OFDM Bandwidth Estimation Scheme for Spectrum Monitoring[J].WCNM05,2005:228-231。该方法虽有较高的正确估计率但计算量较大。

发明内容

本发明的目的是克服低信噪比多径信道下OFDM信号带宽估计准确率低、计算量大的不足，提供一种低复杂度的OFDM信号带宽盲估计方法，以实现低信噪比多径信道下OFDM信号带宽的精确估计。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：

（1）对接收到的OFDM信号进行Welch变换，求得功率谱；

（2）对得到的功率谱进行EMD分解，得到多个IMF分量；

（3）设置IMF方差贡献率门限阈值λ，剔除IMF方差贡献率小于λ的IMF分量，并利用保留的IMF分量进行滤波消噪和重构OFDM信号功率谱；

（4）对重构的功率谱求微分，提取脉冲的最大值和最小值所在的位置，将其分别作为OFDM信号通带的起始点和截止点，其差值作为通带的宽度，以此来估计OFDM信号的带宽。

（5）设定多次循环次数并重复步骤（1）～步骤（4），求出估计带宽的统计平均值作为OFDM信号的精确带宽估计值。

本发明与现有的技术相比具有的优点：

本发明将经验模态分解（EMD）和方差贡献率相结合，通过舍去方差贡献率低于门限阈值的IMF分量进行消噪，与传统的小波阈值消噪相比，消噪效果更佳；同时不需要提取多个最大协方差值并省略了直方图的统计，计算复杂度降低了。实验仿真表明，在多径且SNR=0dB的条件下，正确估计率达到了99.85%，可见本发明不仅性能更优且复杂度更低。

附图说明

图1是本发明OFDM信号带宽盲估计方法流程图；

图2是本发明中基于方差贡献率的消噪方法与传统消噪方法的性能对比图；

图3是本发明中用Welch法求得的OFDM信号功率谱，以及对其进行EMD分解得到的各个IMF分量及残余量R7的波形图；

图4是本发明中使用的EMD消噪后的功率谱重构图；

图5是本发明中对基于EMD消噪重构后的功率谱微分后的结果图；

图6是本发明中的方法与传统方法在不同信噪比下的性能对比图。

具体实施方式

请参考图1，本发明中使用的OFDM信号是DVB-T OFDM信号2K FFT模式。

假设通过多径信道后，接收到的基带OFDM信号为：