[发明专利]一种正交频分复用系统中的信号干扰噪声比估计方法

摘要

本发明公开了一种正交频分复用系统的信号干扰噪声比估计方法，通过在OFDM系统的接收端求取接收信号的周期自相关函数，分析发送信号、射频干扰信号以及高斯白噪声的周期自相关函数的能量分布规律，通过选取合适的延时变量和循环频率，能够有效的分离信号功率和干扰加噪声功率，然后根据信号干扰噪声比的定义，有效的估计信号传输过程中的信号干扰噪声比值，本发明不仅计算复杂度低，估计精确度高，针对目前频谱资源逐步匮乏，可以很好的提高频带利用率，对于射频干扰日益严重的环境下，可以有效的提高通信系统的性能。

主权项

1.一种正交频分复用系统的信号干扰噪声比估计方法，其特征在于包括以下步骤：①在正交频分复用系统的发送端，通过多径衰落信道发送正交频分复用信号x(n)给正交频分复用系统的接收端，其中，正交频分复用系统的发送端发送的正交频分复用信号x(n)在通过多径衰落信道传输的过程中受到射频干扰信号和高斯白噪声影响；②在正交频分复用系统的接收端接收到包含射频干扰信号和高斯白噪声的接收信号，记为y(n)，其中，n表示离散时间点，L_h表示多径衰落信道的径数，S_i、和τ_i分别表示第i径衰落信道的信号功率因子、到达相位以及延时变量，j为虚数单位，x(n-τ_i)表示正交频分复用信号x(n)延时τ_i后的变量，r(n)表示射频干扰信号，射频干扰信号的模型采用米德尔顿Class A模型，Class A的概率密度函数为pr(x)=e-AΣj=1∞A(j-1)(j-1)!2πσje-x2/2σj2,]]>其中，σj2=Δ(j+1A+Γ)/(1+Γ),]]>x表示输入干扰的幅度，π是指圆周率，i表示第i个输入的干扰，A是重叠指数，表示发送的平均数与平均持续时间的乘积，Γ是高斯因子，表示高斯过程的强度与非高斯过程强度的比值，此时Γ=0，v(n)表示高斯白噪声，S_r和S_v分别表示射频干扰信号和高斯白噪声的信号功率因子；然后根据自相关函数的定义，得到接收信号y(n)的自相关函数，记为R_y(n,τ)，其中，τ表示延时变量，和分别表示第i₁径衰落信道的信号功率因子、到达相位和延时变量，和分别表示第i₂径衰落信道的信号功率因子、到达相位和延时变量，表示正交频分复用信号x(n)在时间点n处延迟及在延时变量上延迟后的自相关函数，R_r(n,τ)表示射频干扰信号的自相关函数，R_v(n,τ)表示高斯白噪声的自相关函数，和分别表示第i₁径和第i₂径衰落信道的延时变量；再根据周期自相关函数的定义，对离散时间点n作傅立叶级数展开，得到接收信号y(n)的周期自相关函数，记为C_y(k,τ)，Cy(k,τ)=Σi=0Lh-1Sie-j2πkτiPCx(k,τ)+Ψ(k,τ)+SrCr(k,τ)+SvCv(k,τ),]]>其中，k表示循环频率且取任意整数，C_x(k,τ)表示正交频分复用信号的周期自相关函数，C_r(k,τ)表示射频干扰信号的周期自相关函数，C_v(k,τ)表示高斯白噪声的周期自相关函数，Cx(k,τ+τi1-τi2)]]>表示正交频分复用信号x(n)在延时变量上延迟后的周期自相关函数，P表示循环周期；③通过分别对正交频分复用信号、射频干扰信号以及噪声求自相关函数，得正交频分复用信号、射频干扰信号以及噪声的自相关函数为R_x(n,τ)＝E{x(n)x^*(n+τ)}、R_r(n,τ)=E{r(n)r^*(n+τ)}和R_v(n,τ)=E{v(n)v^*(n+τ)}，其中，E{}为求期望值，x(n+τ)表示正交频分复用信号x(n)延时τ后的变量，r(n+τ)表示射频干扰信号r(n)延时τ后的变量，v(n+τ)表示高斯白噪声v(n)延时τ后的变量，x^*(n+τ)与x(n+τ)互为共轭，r^*(n+τ)与r(n+τ)互为共轭，v^*(n+τ)与v(n+τ)互为共轭；接着分别对正交频分复用信号、射频干扰信号以及噪声的自相关函数求周期自相关函数，可得正交频分复用信号、射频干扰信号以及噪声的周期自相关函数为和其中，P为循环周期；然后分别对正交频分复用信号、射频干扰信号以及噪声的周期自相关函数取绝对值可得|C_x(k,τ)|、|C_r(k,τ)|和|C_v(k,τ)|，通过分别对|C_x(k,τ)|、|C_r(k,τ)|和|C_v(k,τ)|仿真得到正交频分复用信号、射频干扰信号以及高斯白噪声的周期自相关函数的能量分布图；分析正交频分复用信号、射频干扰信号以及高斯白噪声的周期自相关函数的能量分布图，得出正交频分复用信号的周期自相关函数的能量分布规律为：随着τ值的增加和k值偏离零点，正交频分复用信号的谱能量逐渐减小，信号的谱能量在τ=0和k＝0处存在，且在τ≠0或者k≠0处也存在，当任意两径的时间间隔超过一个正交频分复用符号时，值达到一定范围，得到Ψ(k,τ)＝0；射频干扰信号的周期自相关函数的能量分布规律为：谱能量主要分布在τ=0处，且在k=0时是一个脉冲，而且随着A的变大，在k≠0时的能量逐步减小；高斯白噪声的周期自相关函数的能量分布规律为：高斯白噪声的谱能量分布在τ=0且k＝0处；④根据正交频分复用信号、射频干扰信号以及高斯白噪声的周期自相关函数的能量分布规律，得到Cy(k,τ)=Σi=0Lh-1Sie-j2πkτi/PCx(k,τ)+SrCr(k,τ)+SvCv(k,τ),]]>然后对Cy(k,τ)=Σi=0Lh-1Sie-j2πkτi/PCx(k,τ)+SrCr(k,τ)+SvCv(k,τ)]]>的两边同时取绝对值，再选取延时变量τ≠0且循环频率k=0，计算得到多径衰落信道的信号功率因子，其中，“||”为取绝对值符号；⑤令然后在Cy(k,τ)=Σi=0Lh-1Sie-j2πkτi/PCx(k,τ)+SrCr(k,τ)+SvCv(k,τ)]]>的绝对值等式中选取延时变量τ=0且循环频率k＝0，再根据S计算射频干扰信号加高斯白噪声的功率因子，记为S_r+S_v，S_r+S_v=|C_y(0,0)|-S|C_x(0,0)|，其中，C_y(0,0)表示接收信号y(n)的周期自相关函数C_y(k,τ)在延时变量τ=0且循环频率k=0时的值，C_x(0,0)表示发送信号x(n)的周期自相关函数在延时变量τ=0且循环频率k=0时的值，“||”为取绝对值符号；⑥根据S和S_r+S_v得到信号干扰噪声比，记为SINR，