梳狀導(dǎo)頻ofdm系統(tǒng)接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速移動無線信道下的梳狀導(dǎo)頻OFDM系 統(tǒng)接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能交通系統(tǒng)的核心技術(shù)之一就是適用于交通領(lǐng)域的短程通信系統(tǒng)，在各種交通 專用短程通信系統(tǒng)中，IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)以其優(yōu)越的性能得到重視。
[0003] IEEE 802.Ilp協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)，長短前導(dǎo)碼都與IEEE 802.Ila相同。圖1為IEEE 802.1Ip采用的幀結(jié)構(gòu)示意圖（IEEE 802.1Ip幀結(jié)構(gòu)與IEEE 802.1Ia相同，就是數(shù)據(jù)符號時 間是IEEE 802.1 Ia協(xié)議規(guī)定的2倍），其中前10個符號（symbo 1)是短前導(dǎo)碼，用于粗同步，而 后面兩個符號是長前導(dǎo)碼，用于信道估計和細(xì)頻偏估計，GI2是保護(hù)時隙。基于IEEE 802. Ila的無線局域網(wǎng)正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡 稱OFDM)系統(tǒng)的現(xiàn)有接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，這種接收機(jī)結(jié)構(gòu)是梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)應(yīng)用最廣 泛的接收機(jī)結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種接收機(jī)包括:同步估計模塊10、相位跟蹤模塊 11、均衡模塊12和解調(diào)制、解交織與信道解碼模塊13。其中，同步估計模塊10,利用短前導(dǎo)碼 進(jìn)行粗同步，一般采用Schmidl&Cox方法，利用重復(fù)的短前導(dǎo)碼進(jìn)行自相關(guān)，實現(xiàn)粗同步，之 后將長前導(dǎo)碼和后續(xù)數(shù)據(jù)符號變換到頻域，采用長前導(dǎo)碼進(jìn)行第一次信道估計和頻偏估 計，一般采用LS(最小二乘法)準(zhǔn)則的信道估計;相位跟蹤模塊11，利用數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻進(jìn) 行相位跟蹤，修正信道估計值;均衡模塊12采用頻域均衡方法，計算發(fā)送的數(shù)據(jù)符號;解調(diào) 制、解交織與信道解碼模塊13對均衡模塊得到的發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行解調(diào)制，解交織和信道解 碼，完成整個數(shù)據(jù)的接收過程。
[0004] 上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)，主要適用于室內(nèi)或者移動速度較慢的情景。但在高速移動的環(huán) 境下，由于多普勒頻移和信道快速時間選擇性衰落導(dǎo)致OFDM系統(tǒng)的通信質(zhì)量大幅度下降， 上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)對于高速移動的雙選信道是不適用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)接收機(jī)，以使在高速移動環(huán)境下也能夠適用。
[0006] 本發(fā)明提供的一種梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)接收機(jī)，包括：
[0007] 設(shè)置模塊，用于預(yù)設(shè)迭代循環(huán)次數(shù)閾值及循環(huán)次數(shù)計數(shù)初值；
[0008] 同步模塊，用于采用短前導(dǎo)碼實現(xiàn)粗同步，長前導(dǎo)碼實現(xiàn)細(xì)同步和頻偏估計；
[0009] 估計模塊，用于同步位置確定之后，采用提取的每個數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻進(jìn)行基擴(kuò) 展模型的系數(shù)估計之后計算時域相應(yīng)數(shù)據(jù)符號的信道估計值；
[0010] 均衡模塊，用于利用接收的頻域數(shù)據(jù)符號和信道估計的結(jié)果，進(jìn)行頻域均衡；
[0011] 解調(diào)制、解交織與信道解碼模塊，用于對頻域均衡后數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)調(diào)制模式的解 調(diào)制，對解調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行解交織，以及對解交織后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；
[0012] 判斷模塊，用于更新循環(huán)次數(shù)計數(shù)，并判斷迭代循環(huán)次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循 環(huán)次數(shù)閾值，如果沒有達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循環(huán)次數(shù)閾值就利用解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行新一輪信道估 計；如果達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循環(huán)次數(shù)閾值，則進(jìn)一步判斷迭代循環(huán)前后算法是否收斂，若收 斂，則完成數(shù)據(jù)接收過程，否則調(diào)整同步位置后，再次進(jìn)行信道估計。
[0013] 在一實施例中，上述接收機(jī)中，導(dǎo)頻配置是等間隔的，且導(dǎo)頻數(shù)目為數(shù)據(jù)符號載波 數(shù)目的1/8~1/4。
[0014] 在一實施例中，所述判斷模塊還用于判斷循環(huán)次數(shù)是否等于預(yù)設(shè)的循環(huán)次數(shù)計數(shù) 初值;上述接收機(jī)還包括：
[0015] 干擾消除模塊，用于在判斷模塊確定循環(huán)次數(shù)不等于預(yù)設(shè)的循環(huán)次數(shù)計數(shù)初值 時，對每個數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行載波間干擾消除，之后再使估計模塊采用基擴(kuò)展模 型的信道估計算法，并計算每個數(shù)據(jù)符號的信道估計值。
[0016] 在一實施例中，所述設(shè)置模塊還用于預(yù)設(shè)均方差閾值，則所述判斷模塊確定迭代 循環(huán)前后算法是否收斂具體是通過判斷迭代循環(huán)前后兩次的數(shù)據(jù)之間的均方差是否小于 預(yù)設(shè)的均方差閾值。
[0017] 在一實施例中，估計模塊執(zhí)行的系數(shù)估計采用基擴(kuò)展模型結(jié)合LMMSE準(zhǔn)則的估計 方法。
[0018] 其中，所述基擴(kuò)展模型為復(fù)指數(shù)基函數(shù)、多項式基函數(shù)或橢球基函數(shù)。
[0019] 本發(fā)明通過估計模塊根據(jù)提取的每個數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻進(jìn)行相應(yīng)基擴(kuò)展模型的 系數(shù)估計之后再計算時域相應(yīng)數(shù)據(jù)符號的信道估計值，采用基擴(kuò)展模型的信道估計算法， 充分利用數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻，對每個數(shù)據(jù)符號進(jìn)行信道估計，這樣來對抗快速時間和頻率 的雙選擇性衰落，因此信道估計比較準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為IEEE 802. Ilp采用的幀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為現(xiàn)有OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為現(xiàn)有OFDM系統(tǒng)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例一提供的一種梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為圖4實施例中接收機(jī)采用的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖6為圖4實施例中接收機(jī)采用的信道估計方法的流程圖；
[0027]圖7為本發(fā)明實施例二提供的一種梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖8為信道衰落符合
分布的不同接收機(jī)信道估計的仿真結(jié)果示意圖；
[0029] 圖9為信道衰落符合
分布的不同接收機(jī)信道估計的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附 圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有 作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說 明。
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例一提供的一種梳狀導(dǎo)頻OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖 4實施例中接收機(jī)采用的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為圖4實施例中接收機(jī)采用的信道估計方法 的流程圖。本實施例中的接收機(jī)，包括:設(shè)置模塊100、同步模塊110、估計模塊120、均衡模塊 130、解調(diào)制、解交織與信道解碼模塊140和判斷模塊150。其中，設(shè)置模塊100,用于預(yù)設(shè)迭代 循環(huán)次數(shù)閾值及循環(huán)次數(shù)計數(shù)初值；同步模塊110,用于采用短前導(dǎo)碼實現(xiàn)粗同步，長前導(dǎo) 碼實現(xiàn)細(xì)同步和頻偏估計;估計模塊120,用于同步位置確定之后，采用提取的每個數(shù)據(jù)符 號中的導(dǎo)頻進(jìn)行基擴(kuò)展模型的系數(shù)估計之后計算時域相應(yīng)數(shù)據(jù)符號的信道估計值;均衡模 塊130,用于利用接收的頻域數(shù)據(jù)符號和信道估計的結(jié)果，進(jìn)行頻域均衡;解調(diào)制、解交織與 信道解碼模塊140，用于對頻域均衡后數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)調(diào)制模式的解調(diào)制，對解調(diào)制的數(shù)據(jù)符 號進(jìn)行解交織，以及對解交織后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼;判斷模塊150，用于更新循環(huán)次數(shù)計數(shù)，并 判斷迭代循環(huán)次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循環(huán)次數(shù)閾值，如果沒有達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循環(huán)次數(shù) 閾值就利用解碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行新一輪信道估計；如果達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代循環(huán)次數(shù)閾值，則進(jìn)一 步判斷迭代循環(huán)前后算法是否收斂，若收斂，則完成數(shù)據(jù)接收過程，否則調(diào)整同步位置后， 再次進(jìn)行信道估計。
[0033]現(xiàn)有技術(shù)中，無線OFDM系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)采用短前導(dǎo)碼進(jìn)行粗同步，長前導(dǎo)碼做信 道估計和細(xì)同步，每個數(shù)據(jù)包只做一次信道估計，后面的數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻只做相位跟蹤， 對信道估計的結(jié)果進(jìn)行微調(diào)。相比之下，本發(fā)明實施例中，估計模塊120在同步模塊110確定 同步位置之后，提取的每個數(shù)據(jù)符號中的導(dǎo)頻進(jìn)行相應(yīng)基擴(kuò)展模型的系數(shù)估計之后再計算 時域相應(yīng)數(shù)據(jù)符號的信道估計值，采用基擴(kuò)展模型的信道估計算法，充分利用數(shù)據(jù)符號中 的導(dǎo)頻，對每個數(shù)據(jù)符號進(jìn)行信道估計，這樣來對抗快速時間和頻率的雙選擇性衰落，因此 信道估計比較準(zhǔn)確。其中系數(shù)估計采用基擴(kuò)展模型結(jié)合線性最小均方差（linear minimum mean-square error，簡稱LMMSE)準(zhǔn)則下的估計方法，基擴(kuò)展模型可以為復(fù)指數(shù)基函數(shù)、多 項式基函數(shù)或橢球基函數(shù)。在本實施例中采用的是復(fù)指數(shù)基函數(shù)。
[0034]其中，基擴(kuò)展模型用Q+1個正交基來擬合信道，時域信道沖激響應(yīng)可以寫成公式 (1)的形式。
[0036]上式中，Bn, q表示基函數(shù)，hB (q，1)表示基函數(shù)的系數(shù)。為了獲得整個OFDM符號范圍 內(nèi)的信道，需要獲得所有點的信道沖激響應(yīng)h(n，1)，如果多徑的數(shù)目為L，OFDM的子載波數(shù) 為N，則未知量個數(shù)是NxL。而采用基擴(kuò)展模型，如果正交基個數(shù)為Q+1，則未知量的個數(shù)下降 至lJ(Q+l)xL個。因此只要通過合理設(shè)計，滿足(Q+l)xLSN，信道矩陣就是可解的。通常Q的取 值比較小，比如2,4,而N-般取值較大，比如取值512,1024,因此(Q+l)xL可以遠(yuǎn)小于N，用基 擴(kuò)展模型可以極大地減小了信道待估計參數(shù)的個數(shù)。
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