[发明专利]循环前缀缺失下基于BEM的OFDM系统信号检测方法

说明书

技术领域

本发明属于无线与移动通信技术领域，涉及OFDM系统的信号检测方法。本发明将基于慢时变信道循环前缀缺失下OFDM系统信号检测推广到快时变信道，提出一种循环前缀缺失下基于BEM（Basis Expansion Model，基扩展模型）的OFDM系统信号检测方法。

背景技术

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术能将高速串行数据流转化为并行低速数据流，可以将频率选择性衰落信道转换成并行平坦衰落子信道，同时，OFDM技术利用离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）实现正交多载波调制，实现技术简单，并且能提高频谱效率，实用性受到广泛的关注，已经应用到LTE（Long Term Evolution）和地面广播数字系统中。

在地面超高速移动环境中，信道不仅具备快时变的特征，同时也存在恶劣的多径效应，由此引入符号间干扰(Inter-Symbol Interference，ISI)和载波间干扰(Inter-Carrier Interference，ICI)会破坏OFDM系统的传输特性，造成系统性能的迅速恶化。因此，在这样挑战下如何利用信道信息对OFDM数据进行有效检测，提高系统抗干扰能力是未来无线通信传输系统需要解决的重要技术问题。

在无循环前缀保护的OFDM系统中，在多径时延较小时，残余符号间干扰消除算法(Residual ISI cancellation，RISIC)和循环前缀重构(Cyclic Prefix Reconstruction，CPR)算法能够有效的消除符号间干扰，达到对OFDM符号的有效检测。具体可参考文献：Dukhyun Kim;Stuber,G.L.Residual ISI cancellation for OFDM with application to HDTV broadcasting，IEEE Trans.Commun.,vol.16,no.8,pp.1590-1599,Oct.1998;及Cheol-Jin Park;Gi-Hong Im;Efficient Cyclic Prefix Reconstruction for Coded OFDM Systems,IEEE Commun.lett.,vol.8,no.5,pp.274-276,May.2004。但是这些方法都假设了信道是慢变的。

当信道的归一化最大多普勒频移大于20%时，信道的每个可分离径上待估参数是一个OFDM符号的长度，即使信道只有一条可分离径，如果要估计单径的快变信道，也需要OFDM系统发端全部子载波都是导频，因此必须采用一种模型来等效快变信道。BEM采用相互正交的基函数逼近信道，使信道的每个可分离径上的待估计参数从一个OFDM符号的长度减小到基函数的个数，近似压缩信道的多径时变性。本发明采用应用最广泛的模型是采用复指数基函数CE-BEM(Complex Exponentials BEM)来建模，这种模型是对多普勒扩展谱的采样，操作简单，复杂度低。具体可参考文献：H.A.Cirpan and M.K.Tsatsanis,Maximum likelihood blind channel estimation in the presence of Doppler shifts[J],IEEE Transactions on Signal Processing,Jun.1999,47(6):1559–1569；及M.K.Ozdemir and H.Arslan,Channel estimation for wireless ofdm systems[J],IEEE Communications Surveys Tutorials.,quarter2007,9(2):18–48。

但对于循环前缀缺失和BEM等效快变信道同时存在的情况，至今尚未发现有学者讨论该种情况下OFDM系统信号检测技术。

发明内容

本发明提供一种循环前缀缺失下基于BEM模型的OFDM系统信号检测方法。本发明在循环前缀缺失和BEM等效快变信道同时存在的情况下，采用符号间干扰消除和循环前缀的重构技术，并通过迭代进一步对符号间干扰消除和循环前缀重构的修复，进而到达理想检测性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

循环前缀缺失下基于BEM的OFDM系统信号检测方法，如图3所示，具体包括如下步骤：