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专利号: 2015100090784
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

101、在窄带干扰下,接收端收到信号后,采用LS算法对短波OFDM信道的导频信号进行初始估计得到频域下的初始估计值,然后将频域下的初始估计值IDFT离散傅里叶反变换变换得到时域下的初始估计值;

102、根据DFT离散傅里叶变换信道估计算法原理,即信道冲击响应的长度小于循环前缀码Ng,即大于循环前缀码的长度Ng的估计值都为噪声,对时域下的初始估计值进行第一次滤噪;

103、引入阈值λ对初始值进行第二次滤噪并得导频信号估计值:对0≤n≤Ng-1的hDFT(n)进行滤噪,即当hDFT(n)信号的幅度小于λ时,就认为此信号是噪声并将其置为0,当hDFT(n)信号的幅度大于λ时,就把此信号当作有用信号并保持不变,然后通过噪声和导频估计的信道冲击响应的幅度的概率密度函数求出最优阈值λbest,并根据最优阈值λbest得出导频的最终估计值;

104、根据插值方式及导频结构对导频估计进行插值,然后对其进行DFT离散傅里叶变换变换得整个信道的估计。

2.根据权利要求1所述的在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,步骤

101中的短波OFDM信道采用ITS短波信道传输模型,其中子载波个数为N,导频的载波个数为Np,循环前缀码长度为Ng,带宽为3kHz,信号调制方式8PSK,导频选择梳状导频,导频以频率间隔为τ的方式插入且满足奈奎斯特定律。

3.根据权利要求1所述的在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,步骤

101中利用LS算法对短波OFDM信道的导频信号进行初始估计的具体为:假设第k个子载波的传输函数为:式(1)中Y(k)为接收端收到信号,X(k)为输入的导频信号, 信道噪声信号,得出导频子载波信号初始估计值为:式中k∈PS,PS为导频子载波集合,H(k)为真实冲击响应函数。然后对LS算法导频估计的频域做IDFT变换将导频信道响应转换到时域,得导频估计时域表达式为:

4.根据权利要求1所述的在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,步骤

102中的DFT离散傅里叶变换信道估计算法的具体过程为:根据DFT离散傅里叶变换信道估计算法原理,当n>Ng-1时的hLS(n)部分全为噪声,因此把n>Ng-1时的估计值置0,其余值不变,就可以得到第一次滤噪后的导频信号估计表达式如式(4)所示:

5.根据权利要求1所述的在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,步骤

103中引入阈值λ对初始值进行第二次滤噪的具体过程为:

引入一个阈值λ对所述的0≤n≤Ng-1的hDFT(n)进行滤噪,即当hDFT(n)信号的幅度小于λ时,就认为此信号是噪声并将其置为0,当hDFT(n)信号的幅度大于λ时,就把此信号当作有用信号并保持不变,以上算法叫基于DFT信道估计算法的改进方法可表示如下:步骤103中通过噪声和导频估计的信道冲击响应的幅度的概率密度函数求 出最优阈值λbest其具体过程如下:信道导频估计的的瞬时幅度hDFT-n与噪声的瞬时幅度vn和真实信道冲击响应的瞬时幅度rn三者的关系如下:hDFT-n=rn+vn n=0,1…Ng-1 (6)由于受传统的不超过3kHz的窄带短波信号给信道带来窄带干扰和多径干扰给信道带2

来的快衰落,w(n)为窄带高斯白噪声,所以窄带噪声服的幅度vn从均值为0,方差为δ 的瑞利分布,因此信道导频的估计瞬时幅度hDFT-n服从广义瑞利分布,其分布函数如下:2

其中rn为信道真实冲击响应的功率的均值,S为含有真实信道冲击响应的集合,即rn≠0,由于LS算法得到的hLS(n)导频信号的冲击响应长度在大于Ng的部分全为噪声,所以噪声的方差可用噪声的统计平均值表示为:引入的阈值λ如果太大就会把部分幅度较小的有用信号滤掉,然而λ太小可能不会完全滤掉噪声,而影响系统的性能,所以选择一个合适的阈值λ是进行第二次滤噪的关键;

分析引入λ可能带来的错误判决的情况的概率:

当λ>hn且n∈S时,即有用信号的幅度小于阈值,而造成将有用信号错判为噪声,这种情况出现的概率P1为:当λ<|hDFT(n)|且 时,即噪声的瞬时幅度大于门限值,而把噪声错判为有用信号,这种错判的概率P2为:其中信道中的误判的总概率P(λ)为:

为了滤除噪声,留下有用信号,那么必须取一个最优的阈值,如果存在一个的阈值λbest使得错误判决的概率最小,那么这个阈值就是最优阈值,可表示为:由式(11)、(12)由可得(13):

步骤103中根据最优阈值λbest得出导频的最终估计值的具体为:所以将式(13)带入式(5)可得最终导频信号出的估计:

6.根据权利要求1所述的在窄带干扰下的短波OFDM信道估计方法,其特征在于,步骤

104中的根据插值方式及导频结构对导频估计进行插值,然后对其进行DFT变换得整个信道的估计具体为:导频采用梳状结构,对导频估计进行频域上插值,然而从时域补零,具体 为在导频估计值后面补零,其长度N-Np,即整个信道的估计的时域hest(n)的表达式为:然后将上式进行DFT变换得出整个信道估计: