一种OFDM信号的多级时域盲均衡方法

摘要

本发明方法涉及一种OFDM信号的多级时域盲均衡方法，包括以下步骤：首先对接收序列利用相关峰搜索方法确定接收信号的帧格式；然后利用OFDM信号的帧同步符号信息完成对接收信号的第一级时域均衡；接下来利用OFDM信号的循环前缀序列完成对接收信号的第二级时域均衡，经该级时域均衡后的信号即是输出信号，可用于信号的后续处理。该方法在确定均衡器系数的过程中充分利用了OFDM信号帧格式中固有的重复性，在没有接收信号的先验信息的条件下，实现了信号的盲均衡，均衡效果良好；并且该方法对于有很多子载波的OFDM信号，具有计算简单、处理迅速的特点。

主权项

一种OFDM信号的多级时域盲均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对接收序列利用相关峰搜索方法确定接收信号的帧格式，过程如下：在接收端对接收信号利用相关峰搜索方法根据重复信号能量差最小的准则，统计获得信号的帧长L_frm，OFDM符号的长度L_S，每个符号内循环前缀长度L_CP，并确定FFT的长度L_fft＝L_S‑L_CP；步骤2：在步骤1中确定了OFDM信号的帧格式后，利用OFDM信号的帧同步符号信息完成对接收信号的第一级时域均衡，均衡过程包括以下步骤：(1)第一级时域均衡器采用的级数为L₁，初始化该级时域均衡器系数：第一阶系数为1，其余系数为0，即w₁＝[w₁(1),w₁(2),w₁(3),…,w₁(L₁)]^T＝[1,0,0,…,0]^T；(2)计算迭代误差，此误差由相邻两个帧同步符号经过矩阵重组之后，与均衡器权值向量进行相乘运算得到的结果的差值来表示，形式化描述如下：$e_1\left(i\right)=w_1^H{v}_n\left(j\right)-w_1^H{v}_{n+1}\left(j\right);$其中，e₁(i)为当前的误差信号，v_n(j)＝[u_n(j+L₁‑1),u_n(j+L₁‑2),…,u_n(j)]^T，u_n(j)表示第n帧信号数据的帧同步符号的第j个采样数据，u_n为接收信号的第n帧信号数据的帧同步符号，v_n+1(j)＝[u_n+1(j+L₁‑1),u_n+1(j+L₁‑2),…,u_n+1(j)]^T，u_n+1(j)表示第n+1帧信号数据的帧同步符号的第j个采样数据，u_n+1为第n+1帧信号数据的帧同步符号，j＝1,2,…,L_S‑L₁+1；(3)根据迭代误差和均衡器的当前权值向量按照相应的关系计算新的均衡器权值向量，作为下一次均衡过程所用的权值向量，新的均衡器权值向量w′₁的计算公式如下：$w_1^{\prime }=w_1-2{\mu }_1{e}_1^{*}\left(i\right)\left(v_n\right(j)-v_{n+1}(j\left)\right);$其中w₁为当前均衡器权值向量，e₁(i)为步骤(2)中的迭代误差，*表示共轭操作，μ₁为均衡器调整步长；(4)重复执行上述步骤(2)和(3)共计L_S‑L₁+1次，得到第一级时域均衡器权值向量w₁；(5)根据均衡器权值及均衡器的输入信号确定此级均衡器的输出信号，输出信号的计算过程以及后续的处理如下：将均衡器权值向量与对应的时域信号相乘，得到经过第一级时域均衡的信号，即第一级时域均衡器输出信号b_n，b_n的计算公式如下：$b_n=w_1^H{a}_n;$其中，w₁为经过步骤(4)得到的第一级时域均衡器权值向量，上标H表示共轭转置，a_n为当前处理的帧同步信号所在的OFDM帧信号序列经过矩阵重组的序列矩阵，矩阵中每一列元素组成如下a_n(i)＝[x(i),x(i‑1),x(i‑2),…,x(i‑L₁+1)]^T，x(i)为接收信号的第i个采样点；当对下一帧信号进行均衡处理时，若检测到后续还有其他帧数据，则均衡过程从步骤(1)重新开始；若是最后一帧数据，则均衡器权值向量不进行更新，使用上一帧数据得到的均衡器权值向量完成对最后一帧数据的均衡；步骤3：对经过步骤2均衡后的信号，利用OFDM信号的循环前缀序列完成对接收信号的第二级时域均衡，经该级时域均衡后的信号即是输出信号，可用于信号的后续处理，均衡过程包括以下步骤：(1)第二级时域均衡器采用的级数为L₂，初始化该级时域均衡器系数：第一阶系数为1，其余系数为0，即w₂＝[w₂(1),w₂(2),w₂(3),…,w₂(L₂)]^T＝[1,0,0,…,0]^T；(2)计算迭代误差，此误差由一个OFDM符号内循环前缀和用来复制得到循环前缀的序列经过矩阵重组之后，与均衡器权值向量进行相乘运算得到的结果的差值来表示，形式化描述如下：$e_2\left(i\right)=w_2^H{r}_n\left(j\right)-w_2^H{r}_n(j+L_{fft});$其中，e₂(i)为当前的误差信号，r_n(j)＝[y_n(j+L₂‑1),y_n(j+L₂‑2),…,y_n(j)]^T，y_n(j)表示第n个OFDM符号的循环前缀的第j个采样数据，j＝1,2,…,L_CP‑L₂+1；(3)根据迭代误差和均衡器的当前权值向量按照相应的关系计算新的均衡器权值向量，作为下一次均衡过程所用的权值向量，新的均衡器权值向量w′₂的计算公式如下：$w_2^{\prime }=w_2-2{\mu }_2{e}_2^{*}\left(i\right)\left(r_n\right(j)-r_n(j+L_{fft}\left)\right);$其中w₂为当前均衡器权值向量，e₂(i)为步骤(2)中的迭代误差，μ₂为均衡器调整步长；(4)重复执行上述步骤(2)和(3)共计L_CP‑L₂+1次，得到第二级时域均衡器权值向量w₂；(5)根据均衡器权值及均衡器的输入信号确定此级均衡器的输出信号，完成对接收信号的时域均衡；输出信号的计算过程如下：将均衡器权值向量与对应的输入时域信号相乘，得到经过第二级时域均衡的信号，即第二级时域均衡器输出信号d_n，d_n的计算公式如下：$d_n=w_2^H{c}_n;$其中，w₂为第二级时域均衡器权值向量，c_n为当前处理的OFDM符号经过矩阵重组的序列矩阵，矩阵中每一列元素组成如下c_n(i)＝[b(i),b(i‑1),b(i‑2),…,b(i‑L₂+1)]^T，b(i)为从第一级时域均衡器输出到第二级时域均衡器信号的第i个采样点；当对下一个OFDM符号进行均衡处理时，从步骤(1)重新开始均衡过程。