[发明专利]基于匹配滤波辅助的延迟自相关帧到达检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非视距环境下的无线通信系统，具体涉及一种基于匹配滤波辅助的延迟自相关帧到达检测方法。

背景技术

通常将无线通信系统的传播条件分成视距(LOS)和非视距(NLOS)两种环境。视距条件下，无线信号无遮挡地在发射端与接收端之间直线传播，目前的许多宽带无线接入技术只支持视距条件的通信。NLOS环境下，发送信号经过发射、散射和衍射，所以接收信号包括直达路径、多个发射路径、散射能量和衍射传播路径的分量，这些不同路径的信号将具有不同的延时扩散、衰减和极化的特性。

NLOS环境引起信号的大幅度衰减、周期性的衰落、多径传输造成的散射，使得实现非视距传输面临着巨大的挑战。然而在实际应用中，NLOS是一种普遍存在的传输环境，例如：对于大范围的蜂窝布设，频率复用非常关键，降低天线高度有助于减小临近站点间的相互干扰，由于LOS系统不能减小天线高度，否则将影响终端和基站的直达视线，所以必须采用NLOS通信技术。因而解决非视距传输是推广无线宽带接入的一个重要前提。而NLOS环境下接收到的信号信噪比一般较低，要想在此环境下正确接收信号，帧到达检测变的尤为重要。

传统帧到达检测方法：延迟自相关法、本地互相关法。延迟自相关算法要求设计前后重复的两段训练序列，在接收端对数据延迟后作自相关，而本地互相关算法利用本地训练序列与接收数据作互相关，两类算法均通过相关值与阈值比较进行帧到达检测。但是本地互相关在多径时延扩展大的场景中不适用；延迟自相关方法在低信噪比时在虚警概率和漏警概率性能上很难取得比较好的折衷。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，使得低信噪比下有较好的帧到达检测能力，降低系统的漏警概率，提出一种基于匹配滤波辅助的延迟自相关帧到达检测方法。

为达到上述目的，本发明包括以下步骤：

第一步，发射端发射预先设计好的多段重复训练序列；

第二步，接收端对接收到的多段重复训练序列进行匹配滤波处理，其中使用的匹配滤波器的系数为预先设计好的训练序列中的一段；

第三步，对匹配滤波后的信号进行传统延迟自相关帧到达检测算法；

所述第一步具体方法如下：

发射端发射预先设计好的多段重复训练序列，训练序列由两部分组成。开始为一段CP，第二部分为三段相同的短导频序列，且每一段短导频都是由相同的序列重复多次组成，使得训练序列的频域表现出稀疏性。

所述第二步具体步骤如下：

接收端对接收到的多段重复训练序列进行匹配滤波处理，使用的匹配滤波器参数为预先设计好的训练序列的第二部分中的任意一段短导频序列，滤波器参数频域满足稀疏性，更有效的滤出了非频点以外的噪声和干扰，有利于提高信号的信干噪比。

所述第三步具体步骤如下：

经过匹配滤波处理后的数据，使用传统的延迟自相关算法进行帧到达检测，即使用与短导频长度相同的窗进行延迟自相关，并将定时度量函数与阈值进行比较。当前后两端信号相同时，定时度量函数达到最大。由于匹配滤波的处理，使得信号变好，延迟自相关的相关值更大，更易达到所设定的阈值。假设导频长度为N，其中前后两部分由相同元素组成。并假设经过匹配滤波后的信号为r(d)，则：

延迟自相关值为

前半段能量为

后半段能量为

定时度量函数为

其中r^*表示信号r的共轭。r(d+k)表示前半长度的导频，r(d+k+N/2)表示后半长度的导频。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在进行传统延迟自相关同步算法之前，使用重复导频作为参数设计的滤波器，对接收的信号进行了匹配滤波，充分利用了多重复块导频频域的稀疏性，大大滤除接收信号非频点之外的噪声和干扰。该处理极大的提高了之后传统延迟自相关模块的相关值平台，使得在较低的信噪比下相关值也能达到阈值，有助于阈值的选取，适用于非视距环境下接收信号信噪比较低的条件。通过对接收信号的梳妆滤波处理，提高检测到帧到达的能力，降低接收的漏警概率。

附图说明

图1为本发明中特定导频结构图；

图2为本发明中系统框图；

图3为本发明自相关平台与传统自相关方法的比较图；

图4为本发明与传统方法性能的比较图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：