一種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲的聯(lián)合抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，設(shè)及一種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲抑制技術(shù)，具體 為一種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲的聯(lián)合抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，對通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅芤笤絹碓礁撸硪环矫?VHF/UHF頻段的無線通信中飽受著脈沖噪聲的干擾。除了加性高斯白噪聲，脈沖噪聲是導(dǎo)致 無線通信系統(tǒng)性能惡化的另一種加性噪聲源，運主要是由汽車的火花塞點火裝置、電氣開 關(guān)切換設(shè)備、高壓線W及閃電等引發(fā)的。與高斯白噪聲相比，脈沖噪聲的產(chǎn)生具有突發(fā)性、 短脈沖、能量高且尖銳的特征。研究表明，無線通信系統(tǒng)受脈沖噪聲的影響主要分布在VHF 和較低的UHF頻段上，隨著城市的現(xiàn)代化W及電氣設(shè)備的普及，脈沖噪聲在該頻段范圍的影 響會更加嚴重。
[0003] 為了降低在頻率選擇性衰落信道下的均衡復(fù)雜度W及提高對脈沖噪聲的魯棒性， (FDM(正交頻分復(fù)用)被提出并已經(jīng)廣泛的用于諸如DTMB(數(shù)字電視地面廣播）、DVB(數(shù)字視 頻廣播KWiMAX(全球微波互聯(lián)接入)等無線系統(tǒng)和化C電力線載波通信中。文獻中提到，相 對于單載波系統(tǒng)來說，OFDM對低能量的脈沖噪聲具有天生的魯棒性，運是因為(FDM的接收 機端的DFT(離散傅里葉變換）處理將時域上一個OFDM符號周期內(nèi)的脈沖噪聲擴展到頻域 上。一方面，因為脈沖噪聲能量被平均到所有的子載波上，運一定程度上削弱了脈沖噪聲的 影響，但另一方面，同時因為DFT的能量擴展作用，高能量的脈沖噪聲經(jīng)過頻域擴展后惡化 了每個子載波的載波能量噪聲比，運導(dǎo)致了更嚴重的符號判決錯誤。
[0004] 由于脈沖噪聲的出現(xiàn)概率小，并且OFDM受脈沖噪聲的影響取決于單個OFDM符號周 期內(nèi)的脈沖總能量，所W載波數(shù)大的OFDM系統(tǒng)在降低脈沖影響方面更具有優(yōu)勢。對于在低 UHF頻段下的無線通信系統(tǒng)中，由于在編碼交織深度和載波數(shù)量相對不足，使得在物理層必 須采用額外的算法來抑制脈沖噪聲。
[0005] 針對VHF/UHF頻段普遍存在的脈沖噪聲，目前主要的抑制方法有時域非線性處理、 加大交織深度、濾波器補償法等。時域非線性處理主要有清零、限幅、清零與限幅結(jié)合等方 法。運些算法簡單，易實現(xiàn)，在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的特性，特別是對高能量的脈沖噪聲 能起到一個很好的抑制作用。但時域處理中要找到一個合適的清零或限幅口限值并不容 易，同時經(jīng)過時域處理算法本身會引入負噪聲，所W運個方法并不能帶來很大的性能提升。 利用OFDM特性在時域采用塊交織技術(shù)，能進一步消弱脈沖噪聲的影響;運種方法在低階的 調(diào)制方式下，在對抗不同程度的脈沖噪聲體現(xiàn)出良好的性能，但在高階調(diào)制下，特別是強脈 沖的環(huán)境下加大交織深度只會帶來更嚴重的誤碼率，同時字節(jié)交織還會加大系統(tǒng)的復(fù)雜 度；同時運種方法對實際的噪聲環(huán)境具有一定的依賴性，同時還需在系統(tǒng)性能和復(fù)雜度之 間進行取舍。濾波器補償法是一種周期脈沖噪聲的抑制算法，該算法在頻域進行多OFDM符 號的脈沖噪聲檢測，通過多數(shù)表決的方法決定脈沖噪聲在子載波的位置；同時在系統(tǒng)同步 之前設(shè)計多階自適應(yīng)的IIR陷波濾波器來抑制周期噪聲，再通過IIR陷波濾波器補償失真的 接收信號，在譯碼端進行前向糾錯(FEC)處理，W-定的帶寬代價獲得大的誤碼率改善了； 但運個方法的局限性也很明顯，只能抑制周期性的脈沖噪聲，對突發(fā)性的脈沖噪聲不具備 抑制作用。
[0006] 由上述背景可知，在實際的噪聲環(huán)境中，傳統(tǒng)的脈沖噪聲抑制方法面臨系統(tǒng)復(fù)雜 度高、性能提升空間有限、對環(huán)境的依賴程度高等問題，使得抑制性能很難達到高速準確數(shù) 據(jù)流的要求。因為脈沖噪聲具有突發(fā)性、持續(xù)時間短能量高且尖銳的特點，脈沖噪聲環(huán)境惡 劣同時兼顧系統(tǒng)復(fù)雜度的考慮運就對我們在物理層設(shè)計抑制方法具有很高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲的聯(lián)合抑制方法，該方法 結(jié)合突發(fā)噪聲環(huán)境中脈沖噪聲的特點，將時域的非線性處理和頻域反饋噪聲估計方法相結(jié) 合;并且在Bernoulli-Gaussian和Middleton A類兩種典型的脈沖噪聲模型下通過了仿真 驗證，結(jié)果顯示，該方法能夠很大程度的降低符號誤碼率，并在高脈沖噪聲功率的條件下， 達到速度更快、準確度更高的抑制。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲的聯(lián)合抑制方法，包括W下步驟：
[0009] 步驟1、對待處理信號Z化)進行時域非線性預(yù)處理，得到y(tǒng)化)信號；
[0010] 步驟2、將經(jīng)過時域非線性預(yù)處理的y化)信號進行FFT變換到頻域，得到頻域信號Y 化)；
[0011] 步驟3、在頻域進行硬判決處理，得到信號Z'化）；
[0012]步驟4、將硬判決后的信號Z'化)進行IFFT變換得到時域信號y'化）；
[0013] 步驟5、用步驟1得到信號y化)減去步驟4得到y(tǒng)'化)信號得到n'化）；
[0014] 步驟6、利用信號n'化)計算得到負脈沖噪聲估計i '化）；
[0015] 步驟7、用步驟1得到y(tǒng)化)減去步驟6得到負脈沖噪聲估計i'（k)信號，得到脈沖噪 聲聯(lián)合抑制后信號Z '化)。
[0016] 進一步的，所述步驟1中時域非線性預(yù)處理采用置零的方法。
[0017] 所述步驟6的具體步驟為：
[0018] 首先，計算信號n'化)的平均功率為S，
[0020]則負脈沖噪聲估計為：
,C為脈沖噪聲估計口限值。
[0022] 本發(fā)明的發(fā)明效果在于：提供一種多載波通信系統(tǒng)中脈沖噪聲的聯(lián)合抑制方法， 該方法結(jié)合突發(fā)噪聲環(huán)境中脈沖噪聲的特點，將時域的非線性處理和頻域反饋噪聲估計方 法相結(jié)合;有效抑制脈沖噪聲對多載波通信的影響，大大提高無線通信系統(tǒng)的魯棒性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為系統(tǒng)流程圖。
[0024]圖2為時頻聯(lián)合抑制流程框圖。
[00巧]圖3為Bernoul Ii-Gaussian噪聲的采樣值。
[00%]圖4為Middleton A類噪聲的采樣值。
[0027]圖5為Blanking最佳口限仿真結(jié)果圖。
[002引圖6為不同Bla址ing 口限值的理論性能曲線圖。
[0029] 圖7為硬判決過程示意圖。
[0030] 圖8為脈沖噪聲的聯(lián)合抑制中的消除過程。
[0031 ]圖9為Bernoulli-Gaussian噪聲模型下從SNR的角度看不同抑制方法的性能曲線。
[0032] 圖10為Bernoul Ii-Gaussian噪聲模型下從SINR的角度看不同抑制方法的性能曲 線。
[0033] 圖11為Bernoulli-Gaussian噪聲模型下聯(lián)合抑制算法的性能曲線。
[0034] 圖12為Middleton噪聲模型下從SNR的角度看不同抑制方法的性能曲線。
[0035] 圖13為Middleton噪聲模型下從SINR的角度看不同抑制方法的性能曲線。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0037] 本實施例的系統(tǒng)流程圖如圖1所示，圖中展現(xiàn)了數(shù)據(jù)流經(jīng)過的所有模塊，運也是 OFDM系統(tǒng)標準的原理框圖，為了重現(xiàn)脈沖噪聲，信道中加入了Bernoulli-Gaussian和 Middleton A類兩種典型的脈沖噪聲模型，假設(shè)理想信道估計和理想定時同步。
[0038] 時頻聯(lián)合抑制實現(xiàn)框圖如圖2所示，主要由時域非線性處理模塊、FFI和IFFT模塊、 硬判決器W及脈沖噪聲估計器構(gòu)成。Z化)表示接收端接收到的待抑制的信號，y化)表示經(jīng) 過時域非線性預(yù)處理的信號，Y化)表示經(jīng)過預(yù)處理的信號再FFT的結(jié)果，Z'化)是Y化)信號 經(jīng)過硬判決器的結(jié)果，y'化)為硬判決信號IFFT變回到時域后的結(jié)果，y化)減去y'化)運個 結(jié)果得到脈沖噪聲的待估計值n'（k)，i '化)表示經(jīng)過脈沖噪聲估計器的結(jié)果，最后再用y 化)減去脈沖噪聲估計值i '化)才得到Z '化)。
[0039] 首先介紹BernoulIi-Gaussian和Middleton A類兩種脈沖噪聲模型，運兩類噪聲 都是加性噪聲。Bernoul Ii-Gaussian脈沖噪聲模型是一種高斯噪聲模型，該模型中脈沖噪 聲分布在所有的時域符號中，表示為一個獨立同分布