[發明專利]一種多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法

有效

• 申請號: 201710464875.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107302514B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 陳亮;陳銳志;柳景斌
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;G01S5/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于無線定位導航技術領域，公開了一種多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法，該高精度時延估計方法利用多載波正交頻分復用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)導頻碼進行精時延估計的基礎上，更進一步通過提取首徑到達的OFDM信號的相位信息，并利用所述相位信息設計載波相位平滑來進一步濾除測量噪聲，提高首徑到達信號的時延估計準確性。本發明所描述方法能夠進一步提高通過OFDM導頻碼進行測距的準確度，將信號到達時間估計精確到亞米級精度。

技術領域

本發明屬于無線定位導航技術領域，尤其涉及一種多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法。

背景技術

現有基于衛星的無線定位系統，如：美國的全球定位系統(GPS)、我國的“北斗”定位系統、俄羅斯的GLONASS系統以及歐洲的伽利略(Galileo)系統，憑借著廣域覆蓋的巨大優勢，已得到廣泛應用。但是GNSS信號微弱，在物理遮擋嚴重區域，比如建筑物內部，其定位誤差大，甚至不能形成定位。數字廣播作為一種全新的信息傳輸技術已在國外廣泛應用，如歐洲的數字視頻廣播(DVB)、數字音頻廣播(DAB)等。利用數字廣播信號也可得到一種新的無線定位方式。與GPS相比，其潛在的優勢在于：(1)信號傳輸功率強，射頻信號通常在UHF頻段，具有較好的繞射特性，在室內接收質量良好。(2)發射臺固定，信號不受發射機多普勒效應和電離層傳播延遲的影響，接收機能夠在相對長的相干時間內積分，易于對定位信號進行捕獲。(3)信號連續傳送，可以在短時間內多次捕獲，進行測距，提高定位精度。(4)從經濟性來看，該技術利用現有的或即將大規模建設的數字電視地面廣播基礎設施，無需另外新增硬件投入。從世界范圍來看，已被大多數國家采納的數字視頻廣播地面傳輸標準DVB-T、專為移動手持式設備制訂的數字電視地面廣播標準DVB-H均采用多載波正交頻分復用(OFDM)信號調制技術。該技術適合移動接收，抗多徑效應良好，適用范圍廣。因此，開發并應用基于多載波OFDM調制的數字廣播定位技術將具有極其眾多的潛在用戶和廣闊的前景。

已有利用多載波OFDM的DVB-T信號估計到達時間(TOA)方法，主要通過提取接收到的OFDM離散導頻子載波信號，與本地產生的離散導頻做相關處理，在時域或者頻域設計時延環路(DLL，Deley Locked Loop)，從而獲得對到達符號的時延估計。以導頻序列進行相關獲得的時延估計，估計精度達到1到4米。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

然而，現有利用多載波OFDM進行時延估計的方法，主要存在的問題是由于前后符號之間信息關聯性較弱，碼跟蹤環路在多徑條件下易發散且不易判別。為解決這一問題，同時也為了進一步提高多載波OFDM時延估計的精度，本發明通過提取首徑到達OFDM信號的相位信息，并通過相位平滑方法濾除時延估計噪聲，從而有效提高基于該信號的測距及定位精度。同時，通過比較前后符號首徑到達的相位變化，也可以有效判斷碼跟蹤環路跟蹤狀態。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法。

本發明是這樣實現的，一種多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法，所述多載波數字廣播信號載波平滑高精度時延估計方法，利用OFDM信號導頻碼進行時延估計的基礎上，通過提取首徑到達的OFDM信號的相位信息；并利用所述相位信息設計載波相位平滑來進一步濾除測量噪聲，進行首徑到達信號的時延估計。

進一步，所述提取首徑到達的OFDM信號的相位信息，具體包括：

設i時刻接收機接收到的頻率域離散導頻信號為d_i(p_k),已知當前時刻導頻發射信號為c_i(p_k),其中p_k為k子載波導頻信號序列；同時由時延環路跟蹤得到當前符號首徑到達的時延估計為τ_i,0，則當前獲得的首徑到達符號的信道復增益為h_i,0為