CN115361037B - 一种慢衰落信道下的超宽带rake接收方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,包括:获取第一多径信道模板,第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;获取当前数据帧包含的频偏值,根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;通过对第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,第二多径信道模板为分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板。本发明提供的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,通过使用信道估计器估计出当前无线信道的多径模板,在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及超宽带技术领域,特别是涉及一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置。
背景技术
脉冲超宽带(Ultra Wideband,简称UWB)通常要求***带宽大于500MHz,这就使得超宽带无线数据帧经由多径信道衰落后,各到达径之间通常具有良好的时间分辨度,因此RAKE接收方式常被用作多径衰落信道下脉冲超宽带***的基带接收方式。
在慢衰落信道下,多径衰落的时延、能量以及相位关系在一个接收数据帧内保持稳定,因此只需要在数据帧的前导部分完成一次信道估计提供给匹配滤波器完成RAKE合并即可。然而由于收发两端的时钟不能保证完全同步,这就导致在接收端存在ADC(Analog toDigital Converter,模数转换器)采样漂移,在有限的ADC采样频率下,匹配滤波器的性能会在不同漂移值下,有着显著差异,进而导致RAKE合并性能不稳定。
因此,有必要提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,以有效解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,通过使用信道估计器估计出当前无线信道的多径模板,在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性。
本发明实施例提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其包括以下步骤:
获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
获取当前数据帧包含的频偏值;
根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
优选地,所述获取第一多径信道模板,具体通过以下公式进行计算:
其中,表示第n根到达径,表示第n根到达径的幅度,表示第n根到达径的相位,表示所述第一多径信道模板,表示所述第一多径信道模板的有效阶数,表示多径相对时延,表示首径的到达时刻,表示第n根径与首径之间的时延。
优选地,所述ADC采样漂移点数通过以下公式进行计算:
优选地,第一多径信道模板与噪声子空间具有正交性。
优选地,所述分数内插为采用基于Farrow架构的立方插值滤波器对所述第一多径信道模板内插,得到所述第一多径信道模板的最小二乘估计值。
优选地,当所述当前数据帧为长帧数据时,对所述ADC采样漂移点数进行实时跟踪。
优选地,当所述分数采样漂移点数的变化量超过第二阈值时,基于所述第一多径信道模板和所述分数采样漂移点数数值重新执行分数内插,内插后的结果作为最新的第一多径信道模板的最小二乘估计值。
优选地,所述频偏估计结果通过所述当前数据帧的前导符号以及频偏估计器获得。
本发明实施例还提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收装置,包括:
信道估计模块,其用于获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
频偏估计模块,其用于获取当前数据帧包含的频偏值;
采样漂移跟踪模块,其用于根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
Farrow插值模块,其用于通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
匹配滤波器RAKE合并模块,其用于使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
优选地,还包括:解调判决模块,其用于接收匹配滤波并完成RAKE合并的数据符号。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下有益效果:
本发明实施例提供的一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,通过获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;获取当前数据帧包含的频偏值;根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并,通过使用信道估计器估计出当前无线信道的多径模板,在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性;
进一步地,通过对所述第一多径信道模板使用分数内插后获得第二多径信道模板,而不是直接对数据符号进行分数内插,由于多径信道模板的信噪比远远高于数据符号的信噪比,即多径信道模板的噪声功率远小于数据符号的噪声功率,因此可以在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例提供的一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法的流程示意图;
图2为本发明的一个实施例提供的一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收装置的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
基于现有技术存在的问题,本发明实施例提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,通过使用信道估计器估计出当前无线信道的多径模板,在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性。
图1为本发明的一个实施例提供的一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法的流程示意图,该方法具体包括以下步骤:
步骤S101:获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
步骤S102:获取当前数据帧包含的频偏值;
步骤S103:根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
步骤S104:通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
步骤S105:使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
在具体实施中,所述获取第一多径信道模板,具体通过以下公式进行计算:
其中,表示第n根到达径,表示第n根到达径的幅度,表示第n根到达径的相位,表示所述第一多径信道模板,表示所述第一多径信道模板的有效阶数,表示多径相对时延,表示首径的到达时刻,表示第n根径与首径之间的时延。
在具体实施中,所述ADC采样漂移点数通过以下公式进行计算:
在具体实施中,第一多径信道模板与噪声子空间具有正交性。
在具体实施中,所述分数内插为采用基于Farrow架构的立方插值滤波器对所述第一多径信道模板内插,得到所述第一多径信道模板的最小二乘估计值。使用基于Farrow架构的立方插值滤波器根据序列的数据内插得到分数采样点漂移后的采样数据,也就是说,通过Farrow架构的立方差之滤波器恢复出序列两个连续点之间的一个没有被ADC采样到的点。
在具体实施中,当所述当前数据帧为长帧数据时,也就是所述当前数据帧需要实时跟踪时,对所述ADC采样漂移点数进行实时跟踪。
在具体实施中,当所述分数采样漂移点数的变化量超过第二阈值时,基于所述第一多径信道模板和所述分数采样漂移点数数值重新执行分数内插,内插后的结果作为最新的第一多径信道模板的最小二乘估计值。在具体实施中,第二阈值可以设置为0.2个采样点,本领域技术人员可以根据***对性能的要求以及跟踪算法的性能来设置第二阈值的具体数值,在此不再赘述。
在具体实施中,所述频偏估计结果通过所述当前数据帧的前导符号以及频偏估计器获得。
本发明实施例还提供一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收装置,包括:
信道估计模块,其用于获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
频偏估计模块,其用于获取当前数据帧包含的频偏值;
采样漂移跟踪模块,其用于根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
Farrow插值模块,其用于通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
匹配滤波器RAKE合并模块,其用于使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
在具体实施中,还包括:解调判决模块,其用于接收匹配滤波并完成RAKE合并的数据符号。
综上所述,本发明实施例的一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法及装置,通过获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;获取当前数据帧包含的频偏值;根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并,通过使用信道估计器估计出当前无线信道的多径模板,在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性;
进一步地,通过对所述第一多径信道模板使用分数内插后获得第二多径信道模板,而不是直接对数据符号进行分数内插,由于多径信道模板的信噪比远远高于数据符号的信噪比,即多径信道模板的噪声功率远小于数据符号的噪声功率,因此可以在低信噪比下仍然能够保证内插结果具有很高的可靠性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
获取当前数据帧包含的频偏值;
根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
4.根据权利要求1所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,
第一多径信道模板与噪声子空间具有正交性。
5.根据权利要求1所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,
所述分数内插为采用基于Farrow架构的立方插值滤波器对所述第一多径信道模板内插,得到所述第一多径信道模板的最小二乘估计值。
6.根据权利要求1所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,
当所述当前数据帧为长帧数据时,对所述ADC采样漂移点数进行实时跟踪。
7.根据权利要求6所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,
当所述分数采样漂移点数的变化量超过第二阈值时,基于所述第一多径信道模板和所述分数采样漂移点数数值重新执行分数内插,内插后的结果作为最新的第一多径信道模板的最小二乘估计值。
8.根据权利要求1所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收方法,其特征在于,
所述频偏估计结果通过所述当前数据帧的前导符号以及频偏估计器获得。
9.一种慢衰落信道下的超宽带RAKE接收装置,其特征在于,包括:
信道估计模块,其用于获取第一多径信道模板,所述第一多径信道模板为当前信道的多径信道模板,所述第一多径信道模板包括多根到达径的时延、幅度以及相位;
频偏估计模块,其用于获取当前数据帧包含的频偏值;
采样漂移跟踪模块,其用于根据频偏估计结果以及射频载波频率得到ADC采样漂移点数,所述ADC采样漂移点数包括整数采样漂移点数和分数采样漂移点数;
Farrow插值模块,其用于通过对所述第一多径信道模板使用分数内插,以获取第二多径信道模板,所述第二多径信道模板为所述分数采样漂移点数漂移后的多径信道模板;
匹配滤波器RAKE合并模块,其用于使用所述第二多径信道模板对数据符号进行匹配滤波并完成RAKE合并。
10.根据权利要求9所述的慢衰落信道下的超宽带RAKE接收装置,其特征在于,还包括:
解调判决模块,其用于接收匹配滤波并完成RAKE合并的数据符号。
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