[发明专利]一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信噪比估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信噪比估计方法，尤其是涉及一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信噪比估计方法。

背景技术

随着3G时代的来临，虽然其传输速率比2G速率有显著提升，但是仍然无法满足人们对高传输速率，特别是快速移动环境下的高传输需求。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术以其传输速率快，频谱利用率高，抗干扰能力强的特点已成为下一代移动通信的关键技术。OFDM技术是一种多载波技术，其主要思想是通过串并转换让高速率的数据流分解成多路低速率的子载波数据流，以并行的方式在多路子信道上传输，并选择合适的载波间隔保证子载波之间相互正交，再通过调制最后经过并串变换实现信号的合成。与单载波技术相比，具有高的频谱资源和有效地对抗多径传播引起的码间干扰。

无线通信的发展，使其对系统的抗干扰能力的要求也逐渐增高，而信噪比是衡量通信系统抗干扰能力的一个重要指标。准确的信噪比是反映通信质量，实现高速、高可靠性传输的重要指标。在多载波调制系统中，在接收端为了准确的估计发送信号，必须做频域均衡，这需要预先知道信号传输过程中的信道参量；而在多载波调制过程的发送端，比特分配以及多进制正交幅度调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation，MQAM)高阶调制基于子载波上的信噪比值。信噪比估计的应用还在于为自适应编码调制、空时编码以及动态资源分配与跨层优化等提供准确的物理层无线信道状态参数，最终获得空间、时间、频率的分集增益，使系统整体综合性能达到最佳。由此可见，信道传输过程中的信噪比估计问题是通信领域的重要问题，它所涉及和影响的范围非常广泛，一直是宽带通信中的热点研究领域。

信噪比估计大致可以分为两类：一是基于数据辅助的，即在信道中发送周期性的导频(训练序列)，一类是基于非数据辅助的，即未知发射信号，只是对接收信号进行处理，也就是盲信噪比估计方法。它们各有优缺点，基于数据辅助的估计方法估计性能较好，但是需要发送的导频序列与接收端同步或在接收端完成接收判决才能进行估计；而盲信噪比估计方法不需要发送导频信息，使得频谱利用率提高，也不需要与接收端同步和完成判决，而缺点就是算法复杂度大，估计时间较长。

盲信噪比估计方法主要是基于信号本身的统计特性，如分离符号累计量估计方法(SSME方法)，二阶四阶矩方法(M2M4方法)，信号方差比方法(SVR方法)，平方信号噪声方差方法(SNV方法)等。但是这些方法在使用中存在不同的问题，例如SSME方法只能在实高斯白噪声信道下二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)调制时进行信噪比估计，而SNV方法在低信噪比时性能较差等。在盲信噪比估计方法中，M2M4方法和SVR方法使用范围较广且性能较好。OFDM系统的盲信噪比估计方法因不需要插入导频，极大地提高了系统的频带利用率。早期Soong等人提出了一种利用信号的二阶四阶矩的盲信噪比估计方法，即M2M4方法。该方法主要是通过推导受到噪声干扰的接收信号的二阶矩与四阶矩，得到接收信号二阶矩、四阶矩与信号功率、噪声功率的关系式，并对两式进行联合求解，分别得到信号功率和噪声功率的估计，进而得到信噪比的估计值。这种方法利用了高阶统计量，算法运算量大，而估计精确度需要长时间观测数据。事实上OFDM信号通常具有循环平稳特性，如何充分利用此特性设计基于二阶统计量的盲信噪比估计具有重要实际意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信噪比估计方法，该方法能够快速、准确的准确地估计信号传输过程中的信噪比值。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于OFDM信号循环平稳特性的盲信噪比估计方法，包括以下步骤：

①在OFDM系统的发送端，首先对输入的数据信号进行正交相移调制处理得到调制信号，然后将调制信号依次通过串并变换、傅里叶逆变换和并串变换进行处理，得到由多个OFDM符号构成的OFDM信号，再将各个OFDM符号的最后端的L个采样点作为循环前缀复制到各个OFDM符号自身的最前端，得到加有循环前缀的OFDM信号，最后将加有循环前缀的OFDM信号作为OFDM发送信号，记为x(n)，将OFDM发送信号x(n)通过多径信道发送到OFDM系统的接收端，其中n表示连续时间变量；