[发明专利]一种信号分析仪OFDM信号解调方法

权利要求书

1.一种信号分析仪OFDM信号解调方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1.脉冲搜索

对于采用脉冲形式的OFDM信号，在对其解调前需要首先进行脉冲捕获操作；

s2.采样率变换

将采集到的OFDM信号通过采样率变换变换到某一固定解调带宽；

s3.帧同步

在变换至上述固定解调带宽后，需要进行OFDM信号的帧同步；

对于WLAN应用，OFDM制式物理层规范在帧结构中定义了两种前导符号，其分别为10个短前导符号和2个长前导符号，两种前导符号均可用于帧同步；

具体方法采用循环相关法，即：设接收信号为r，滑动窗口长度为L，接收信号通过与其延迟D个采样值共扼相乘累加取模进行帧同步检测；

C_n表示计算接收信号和其延时在n时刻的互相关系数，如式(1)所示：

其中r^*表示接收信号r的共轭；

P_n为计算互相关系数窗口期间接收信号的能量，如式(2)所示，用于判决统计的归一化；

最后经过式(3)进行统计判决：

其中，M_n表示用于判决统计的归一化值；

s4.载波同步

设Δf为接收机与发射机的残留频偏，帧同步后训练序列相关运算如(4)式所示：

其中，z为接收训练序列的相关运算值，r_n表示接收训练序列n时刻样值，表示接收训练序列n+D时刻样值的共轭，S_n表示理想训练序列n时刻样值，S_n+D表示理想训练序列n+D时刻样值，T_s为采样周期，表示S_n+D的共轭；

式(4)的频偏估计为：

其中，表示频偏估计值；

s5.OFDM符号解调

首先去除OFDM符号之间加入的保护间隔，然后利用FFT实现OFDM符号的解调；

s6.信道估计与均衡

OFDM制式WLAN信号帧结构中，前导序列的两个长训练符号用于信道估计；两个长训练符号的内容一致，因此二者的平均可用于改善信道估算质量，如公式(6)所示：

其中，表示k号子载波的信道估计值，R_1,k、R_2,k为经过FFT后的接收符号，X_k为训练符号，H_k为k号子载波的信道响应，W_1,k、W_2,k分别表示第一个及第二个长训练符号经FFT变换后的k号子载波处噪声，表示X_k的共轭；

在信道特性已知的情况下，信道均衡采用频域相除即可实现均衡；

设k号子载波上接收到的符号采样值为S_k，则均衡结果为：

s7.调制参数解析

通过解映射、解交织、解卷积恢复OFDM符号的比特信息，并计算出相关调制参数；

s8.导频跟踪

在经FFT解调并进行信道均衡后的接收信号可表示为如下形式：

其中，r_l,k表示第l个OFDM符号其k号子载波处的信号，a_l,k为第l个OFDM符号其k号子载波处的符号，g_l为第l个OFDM符号的增益；

n_l,k表示第l个OFDM符号其k号子载波处的噪声，为符号l所有子载波的公有相位漂移，为定时在符号l的k子载波处的相位漂移：

其中，Δf_rest为粗频偏补偿后的剩余频偏，ξ为晶振的时钟偏移，dγ_l为第l个OFDM符号的相位抖动，T表示OFDM符号周期；

N_s为一个OFDM符号的采样点数，N为一个OFDM符号中有用的采样点数，对于OFDM制式的WLAN信号，-21、-7、7、21号子载波为导频信号，其传输符号已知；

利用导频信号通过建立似然函数实现对Δf_rest、ξ、g_l、dγ_l四个参数的估计：

首先令g_l＝1，dγ_l＝0，建立如下似然函数：

其中，表示Δf_rest、ξ未知时的似然函数，nof_symbols表示OFDM符号个数，表示Δf_rest的估计值，表示ξ的估计值，表示符号l所有子载波公有相位漂移的估计值，表示定时在符号l的k子载波处相位漂移的估计值；

将导频符号代入上述似然函数，利用最大似然估计方法得估计值

然后再利用上述估计值建立如下似然函数：

表示g_l的估计值，表示dγ_l的估计值，表示g_l、dγ_l未知时的似然函数；

将估计值代入上式，得估计值

利用计算的相位噪声对OFDM信号进行相位矫正；

同时由可实现载频频偏的更精确估计

此外，参数可实现对解调信号进行幅度及时钟误差的补偿；

s9.解码及参数输出

在完成OFDM信号的高精度解调后，若实现传输信息的还原还需要进行解映射、解码工作，若实现OFDM信号的调制分析还需要进行相关参数的输出。