[发明专利]一种基于短波分集信号的时延估计方法

说明书

该发明公开了一种短波信道下基于多路分集信号的多径时延估计方法，属于无线通信中的信道参数估计技术领域，涉及一种基于多路分集信号、复杂度低、无需信道先验信息时延的估计方法。在非数据辅助情况下，仅靠单通道数据，利用多路携带同一信息，统计独立且衰落不相关的信号，利用分段频域匹配相关取众数的方法，可以有利对抗短波信道的不良传输特性，完成对多径时延和相对时延的估计。仿真结果表明:在较低信噪比，估计精度仅为10^‑4s量级时，对多径时延和信号相对时延的估计仍能保持较高的准确率。

技术领域

本发明属于无线通信中的信道参数估计技术领域，涉及一种基于多路分集信号、复杂度低、无需信道先验信息时延的估计方法。

背景技术

在短波通信中存在着多径时延、多普勒频移和频率选择性衰落等诸多问题，为信号的接收和处理带来了很大的困难，所以常采用分集技术来对抗信道的不良传输特性。本发明就正好利用了分集信号，无需测试或导频序列即可完成对信道参数多径时延和分集信号相对时延的估计。

分集技术是通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法，用来补偿衰落信道损耗，抵抗衰落引起的不良影响。分集具体指分散传输和集中接收，分散传输使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号。集中接收是接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的影响。根据信息论原理，有其他衰减程度的原发送信号副本提供给接收机会有助于接收信号的正确判决。

目前，常用的多径时延估计模型有三类。第一类：基于单通道数据，估计传输脉冲与回波之间的时间延迟，要求辅助导频数据有良好的相关性能；第二类：同样基于单通道数据，接收端已知发送的具有良好相关性的导频辅助数据；第三类：基于多通道数据，利用不同位置接收机间的时间差来进行估计。这三类模型下都已有许多经典算法：例如相关算法、基于成本函数的算法和基于信号空间特征的算法等，但这些算法都要求接收方对发送的特殊测试序列或导频信号已知，而该要求在非协作通信时很难达到。因此本发明方案考虑一种新场景下的时延估计方法，即接收方未知发送信号的先验知识，仅基于单通道多路分集信号完成对信道多径时延和信号间相对时延的估计。

发明内容

本发明创造性地利用了短波信道常用的多路分集信号来估计短波信道的多径时延和信号间的相对时延。将多路信号分段频域匹配取众数，获得信号相对时延的同时，寻找合理的次众数，两者之差即为信道多径时延的估计值。该方案的信道由一个表征直接路径的衰落过程和另一个表征反射路径的衰落过程的组合来建模，接收信号包含两条路径成分，适用于频率选择性衰落短波信道的MFSK调制方式，算法复杂度小，所需的信息仅有符号速率和采样频率，不需要知道其他先验信息，还可用于非协作的通信场景。仿真表明该方案对多径时延和相对时延的估计都较为准确，在较低的信噪比下仍能保证较为理想的性能。

本发明的技术方案如下：

分别对多路输入信号按五个符号的长度不重叠地分帧，将多路数据逐帧进行频域匹配相关，每帧最大相关值的位置对应该帧的相对时延估计值，取每帧相对时延的众数作为信号最终的相对时延估计值。在每帧相对时延中寻找符合要求的次众数，要求次众数与最终估计值相差不大于短波信道多径时延经验值且不小于两个采样点。最终相对时延估计值与次众数之差即信道多径时延。

本发明是一种短波信道下基于多路分集信号的多径时延估计方法，包括以下步骤：

步骤1、对两路接收信号r_m(t),m＝1,2以采样频率Fs采样后得{r_m(n),m＝1,2；n＝1,2,...,N}， m表示分集信号的路数，N表示每一路的数据长度；

步骤2、分别对两路信号进行分帧；