[发明专利]一种基于本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法

摘要

本发明涉及一种基于本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法。利用接收信号与本地序列的互相关值的峰值作为信号检测与系统同步的判定依据，与接收信号的延时自相关相比，接收信号与本地序列的互相关值受信噪比、干扰信号的影响较小，因此算法能适应信号变化，可以有效缓解基于接收信号自相关方案存在的丢帧问题，也具有良好的对抗噪声和干扰的能力，能够防止干扰、噪声存在的条件下产生大量误同步的现象，具有良好的鲁棒性，相关性能已在实际系统中得到检验。

主权项

1.一种基于本地序列互相关检测的OFDM系统抗干扰信号检测与同步方法，利用接收信号与本地序列的互相关值的峰值作为信号检测与系统同步的判定依据，与接收信号的延时自相关相比，接收信号与本地序列的互相关值受信噪比、干扰信号的影响小，其特征在于，采用接收信号与本地序列互相关值的低复杂度计算方法，具体内容如下：采用接收信号与本地序列互相关的方式来解决OFDM系统的同步问题，该方法需要考虑以下三个问题：(1)、低信噪比条件下的符号定时同步与频偏估计精度；(2)、既能估计整数倍子载波频偏，也能估计小数倍子载波频偏；(3)、实现的计算复杂度适中，为了解决上述三个问题，采用训练序列结构，该训练序列结构包含2段重复结构的短训练序列、2段重复结构的长训练序列，其中短训练序列和长训练序列均为具有互相关特性的伪随机序列，所谓互相关性是指：根据互相关值的定义，接收信号与本地序列之间的互相关值根据式(5)进行计算 R ( m ) = Σ n = 0 M - 1 y o f f s e t ( n + m ) x L o c a l * ( n ) - - - ( 5 ) ]]>其中，M表示本地序列的长度，显而易见，当接收信号中出现与本地序列相同或者存在一定相差的信号时，其互相关值的幅值会出现尖锐的相关峰值，而由于训练序列具有良好的互相关性，互相关值在其余位置则趋近于0，由于训练序列中存在相邻的2段重复序列，因此，与本地序列的互相关值会出现两个连续的峰值，检测这些峰值即实现符号定时同步，并且符号定时同步具有很高的稳定度和准确度，另一方面，根据训练序列的重复结构，接收信号与本地序列的互相关值的绝对值会出现相距为序列长度的两个连续峰值，并且在不考虑噪声影响的条件下，它们之间满足式(6)所示关系RΔ(M+m)＝RΔ(m)ej2πεK/N (6)其中，RΔ(m)表示接收信号与本地序列互相关曲线的峰值，根据式(6)，得到归一化频偏ε的估计值为 ϵ ^ = N M 2 π ∠ ( R Δ ( K + m ) c o n j ( R Δ ( m ) ) ) - - - ( 7 ) ]]>其中，conj(.)表示共轭运算，∠表示取值位于(0,2π]之间的相位运算，归一化频偏ε的估计范围与训练序列的长度M有关，对于某一特定M值，当归一化频偏ε超过某一范围时，其相关值的相位会出现模糊的现象，因此，得到以下结论：M越大，归一化频偏ε的估计范围越小，估计精度越高，反之，M越小，归一化频偏ε的估计范围越大，但估计精度越差；考虑到在同步的初始阶段CFO会很大，所以需要能够对大范围的CFO进行估计的技术，因此，在实际系统中采用训练序列结构，先利用短训练序列实现CFO的粗估计并进行补偿，在此基础上，再利用长训练序列实现CFO的精估计与补偿，最后，考虑算法的实现复杂度问题，这里重点考虑突发OFDM系统，该系统需要对每一帧信号进行捕获和同步处理，因此，需要一直计算接收信号与本地序列的互相关值，并检测互相关值的某些特征实现信号的捕获，接收信号与本地序列互相关值根据式(8)进行计算 R ( m ) = Σ n = 0 ∞ y o f f s e t ( n + m ) x L o c a l * ( n ) = y o f f s e t ( n ) ⊗ x L o c a l ( - n ) - - - ( 8 ) ]]>其中，表示本地序列的共轭，发现，严格计算无限长接收信号与本地序列之间的互相关是一个滑动互相关，滑动互相关的计算需要很大的实现复杂度，通过分析，接收信号与本地序列的互相关等效为卷积过程。