一種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)，應(yīng)用于SC?FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，包括：生成本地頻域?qū)ьl序列；依據(jù)本地頻域?qū)ьl序列對SC?FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的信道離散時(shí)域響應(yīng)對應(yīng)的頻域響應(yīng)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng)；對第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理，獲得第二信道頻域響應(yīng)；且對第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟閾值的干擾檢測，獲得子信道干擾位置標(biāo)識；對第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制，得到第三信道頻域響應(yīng)；對第三信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。本發(fā)明減少了噪聲對通信系統(tǒng)的影響，有效地抑制干擾的功率譜分量，消除了干擾對通信系統(tǒng)的影響。
【專利說明】
-種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明設(shè)及一種通信技術(shù)，特別是設(shè)及一種SC-FDMA (Single-carrier Frequency-Division Multiple Access,單載波頻分多址)無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的無線信 號的干擾抑制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)W來，航空飛行器、無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，航空無線擴(kuò)頻通信電磁干擾環(huán)境 比較復(fù)雜，在抗干擾指標(biāo)方面的要求也越來越高，相關(guān)通信領(lǐng)域?qū)τ谶\(yùn)方面的研究仍很有 價(jià)值。
[0003] 傳統(tǒng)的信道估計(jì)與均衡技術(shù)在一定程度上可W補(bǔ)償復(fù)雜信道對系統(tǒng)的影響。目 前，應(yīng)用較多的信道估計(jì)與均衡技術(shù)包括:基于導(dǎo)頻序列的頻域信道估計(jì)算法和基于變換 域的信道估計(jì)算法。其中，基于導(dǎo)頻序列的頻域信道估計(jì)算法包括最小二乘化east Square,LS)的信道估計(jì)算法、最小均方誤差(Minimum Mean Square terror,MM沈）的信道估 計(jì)算法W及線性最小均方誤差準(zhǔn)則化inear Minimum Mean Square化;ro;r，LMMSE)的信道 估計(jì)算法；基于變換域的信道估計(jì)算法包括離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform,DFT)信道估計(jì)算法和單載波頻分多址（Single Carrier Frequen巧-Division Multiple Access ,SC-抑MA)信道估計(jì)算法。
[0004] 雖然，信道估計(jì)與均衡技術(shù)在一定程度上可W補(bǔ)償復(fù)雜信道對信號的干擾，但傳 統(tǒng)的單載波頻域估計(jì)與均衡技術(shù)在單頻、窄帶干擾等復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下的性能表現(xiàn)較 差。并且，特殊航天無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)占用頻段較寬，無線電環(huán)境往往存在復(fù)雜的電子對抗 干擾，如高功率的單頻或者窄帶干擾，簡單的只通過傳統(tǒng)的信道估計(jì)與均衡技術(shù)已經(jīng)無法 對抗復(fù)雜的電磁干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種無線信號的干擾抑制 方法和系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中傳統(tǒng)的信道估計(jì)與均衡技 術(shù)無法有效解決復(fù)雜電磁干擾對系統(tǒng)的影響的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種無線信號的干擾抑制方法，應(yīng) 用于SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，所述無線信號的干擾抑制方法包括:生成本地頻域?qū)ьl序 列；依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的信道離散時(shí)域響應(yīng)對 應(yīng)的頻域響應(yīng)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng);對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn) 行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理，獲得第二信道頻域響應(yīng);且對所述第一信道頻 域響應(yīng)進(jìn)行基于軟闊值的干擾檢測，獲得子信道干擾位置標(biāo)識;對所述第二信道頻域響應(yīng) 依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制，得到第=信道頻域響應(yīng);對所述第=信 道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。
[0007] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述本地頻域?qū)ьl序列是通過將導(dǎo)頻符號由正交可變擴(kuò) 頻因子擴(kuò)頻，并通過GOLD序列進(jìn)行加擾而生成的。
[000引于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述正交可變擴(kuò)頻因子采用長度為1024的Walsh序列。
[0009] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二信道頻域響應(yīng)是先將所述第一信道頻域響應(yīng)經(jīng) 過IDFT變換，轉(zhuǎn)換為時(shí)域的第一信道時(shí)域響應(yīng);再基于信道PDP的判決準(zhǔn)則進(jìn)行時(shí)域降噪處 理獲得第二信道時(shí)域響應(yīng)，最終經(jīng)過DFT變換到頻域而生成的；其中，基于信道PDP的判決準(zhǔn) 則為
i式中，hopt表不所述第二信道時(shí)域響應(yīng);表不所述第一 信道時(shí)域響應(yīng);Pls表示LS頻域信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)沿譜，P表示功率譜口限值。
[0010] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述功率譜口限值P由所述本地頻域?qū)ьl序列的平均功 率和噪聲功率決定。
[0011] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述子信道干擾位置標(biāo)識是計(jì)算檢測統(tǒng)計(jì)量，并根據(jù)估 計(jì)信噪比水平，選取對應(yīng)的檢測口限；將所述檢測統(tǒng)計(jì)量與所述檢測口限進(jìn)行比較而生成 的；其中，所述子信道干擾位置標(biāo)識天
U表示所述
檢測統(tǒng)計(jì)量，且 ，化表示所述第一信道頻域響應(yīng);V表示所述 檢測口限。
[0012] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第=信道頻域響斬縣烙航冰笛^倍帯麻協(xié)麻庶化巧 所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制而獲得的: 0《k《N-l;其中，H康示所述第立信道頻娜向應(yīng);也表示所述第二信道頻娜向應(yīng)。
[0013] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述對所述第=信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡的步驟 是采用基于MMSE準(zhǔn)則的頻域信道均衡算法來實(shí)現(xiàn)的。
[0014] 本發(fā)明還公開了一種無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，應(yīng)用于SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信系 統(tǒng)，所述無線信號的抑制系統(tǒng)包括:導(dǎo)頻序列生成模塊，用于生成本地頻域?qū)ьl序列；信道 估計(jì)模塊，用于依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的沖擊響應(yīng) 對應(yīng)的頻響函數(shù)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng);時(shí)域降噪和干擾檢測模塊， 用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域降噪處理和干擾檢測，并獲得第二信道頻域響應(yīng)和 子信道干擾位置標(biāo)識;干擾抑制模塊，用于對所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾 位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制，得到第=信道頻域響應(yīng);信道均衡模塊，用于對所述第=信道 頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。
[0015] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述時(shí)域降噪和干擾檢測模塊包括:時(shí)域降噪子模塊用 于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理，得到所述第二 信道頻域響應(yīng);干擾檢測子模塊，用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟闊值的干擾檢 測，生成所述子信道干擾位置標(biāo)識。
[0016] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，基于信道PDP的判決準(zhǔn)則另
式中，hDpt表示第二信道時(shí)域響應(yīng);4,表示所述第一信道頻域響應(yīng)對應(yīng)的第一信道時(shí)域響 應(yīng);Pls表示LS頻域信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)沿譜，P表示功率譜口限值;且所述功率譜口限值P 由所述本地頻域?qū)ьl序列的平均功率和噪聲功率決定。
[0017] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述干擾檢測子模塊是通過計(jì)算檢測統(tǒng)計(jì)量，并將所述 檢測統(tǒng)計(jì)量與檢測口限進(jìn)行比較而生成所述子信道干擾位置標(biāo)識的，其中，所述子信道干 擾位置標(biāo)識為
式中，U表示所述檢測統(tǒng)計(jì)量，且 式中，Hi表示所述第一信道頻域響應(yīng);Vd-high表示所述檢測 口限。
[0018] 于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述信道均衡模塊采用基于MMSE準(zhǔn)則的頻域信道均衡算 法對所述第=信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡的。
[0019] 如上所述，本發(fā)明的一種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)，應(yīng)用于SC-抑MA無線擴(kuò) 頻通信系統(tǒng)。本發(fā)明緊密結(jié)合了頻域信道估計(jì)技術(shù)與頻域信道均衡通信技術(shù)，即對信道離 散時(shí)域響應(yīng)增加了基于PDP判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理和基于軟闊值的干擾檢測的步驟。相 比傳統(tǒng)的基于最大時(shí)延Lmax的時(shí)域抑制噪聲方法，基于PDP判決的時(shí)域降噪處理可W進(jìn)一步 減少噪聲對系統(tǒng)的影響；同時(shí)針對特定單頻、窄帶電磁干擾的環(huán)境，基于軟閥值的強(qiáng)干擾檢 測處理可W自動偵測特定干擾頻率范圍，改進(jìn)的軟閥值檢測判決根據(jù)估計(jì)信噪比選取口 限，有效地抑制干擾的功率譜分量，消除了干擾對系統(tǒng)的影響。
【附圖說明】
[0020] 圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制方法的流程示意圖。
[0021] 圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制方法中的本地頻域?qū)ьl 序列的生成與復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制方法中的抗干擾通信的 板塊不意圖。
[0023] 圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制方法的基于信道PDP的 判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪的性能曲線示意圖。
[0024] 圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制方法的單頻抗干擾的性 能曲線示意圖。
[0025] 圖6顯示為基本發(fā)明實(shí)施例公開的一種無線信號的干擾抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 [00%]元件標(biāo)號說明
[0027] SlO ~S50 步驟
[00巧]610 導(dǎo)頻序列生成模塊
[00巧]620 信道估計(jì)模塊
[0030] 630 時(shí)域降噪和干擾檢測模塊
[0031] 631 時(shí)域降噪子模塊
[0032] 632 干擾檢測子模塊
[0033] 640 干擾抑制模塊
[0034] 650 信道均衡模塊
【具體實(shí)施方式】
[0035] W下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過另外不同的具體實(shí) 施方式加W實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，W下實(shí)施例及實(shí)施 例中的特征可W相互組合。
[0036] 請參閱附圖。需要說明的是，W下實(shí)施例中所提供的圖示僅W示意方式說明本發(fā) 明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、 形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件 布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0037] 本發(fā)明的一種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)是在緊密結(jié)合頻域信道估計(jì)與均 衡通信技術(shù)的基礎(chǔ)下，提出的一種具有較強(qiáng)抗干擾能力的信道估計(jì)與信道均衡的系統(tǒng)。本 發(fā)明采用基于信道PDP^ower Delay Profile,功率延遲譜）的判決準(zhǔn)則的時(shí)域抑制噪聲技 術(shù)抑制類白噪聲干擾，如AWGN、海雜波等雜波干擾;采用基于軟閥值的干擾檢測技術(shù)，配合 掩碼干擾抑制，進(jìn)一步抑制了單頻和窄帶的干擾。
[003引實(shí)施例1
[0039] 本實(shí)施例公開了一種應(yīng)用于SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的無線信號的干擾抑制方 法，用于抑制噪聲，并解決特征單頻或窄帶對系統(tǒng)的干擾。
[0040] 如圖1所示，本實(shí)施例的無線信號的干擾抑制方法包括：
[0041 ] 步驟Sio，生成本地頻域?qū)ьl序列；
[0042] 本實(shí)施例的本地頻域?qū)ьl的生成是參照CDMA(Code Division Multiple Access, 碼分多址）的導(dǎo)頻生成的設(shè)計(jì)思路，具體如圖2所示。導(dǎo)頻符號P通過0VSF(0rthogonal Variable Spreading Factor,正交可變擴(kuò)頻因子)擴(kuò)頻后復(fù)用到數(shù)據(jù)信號中去。采用CDMA 的導(dǎo)頻生成設(shè)計(jì)思路，生成的本地頻域?qū)ьl序列不會暫用獨(dú)立的時(shí)隙資源，簡化了帖結(jié)構(gòu)。 [00創(chuàng)如圖2所示，導(dǎo)頻符號姐長度為1024的Walsh序列進(jìn)行擴(kuò)頻，在通過Gold序列進(jìn)行 加擾得到。其中，用于加擾的Gold序列長度為1024,并且采用LTE(L0ng Term Evolution,長 期演進(jìn))協(xié)議中的生成多項(xiàng)式生成。把經(jīng)過Gold序列加擾后的復(fù)合符號，加入單載波后通過 DFT-S-(FDM(Discrete Fourier Transform-Spread 0抑M，離散傅里葉變換擴(kuò)頻的正交頻 分復(fù)用多址接入技術(shù))技術(shù)實(shí)現(xiàn)單載波通信，插入循環(huán)前綴CP(切CliC Prefix)后，送入射 頻前端。
[0044] 在本實(shí)施例中，導(dǎo)頻符號p=(l+i)/2,經(jīng)過長度為M的Walsh序列擴(kuò)頻后，再經(jīng)過長 度為M的Gold序列加擾后，再乘上功率因子b獲得本地頻域?qū)ьl序列。
[0045] 步驟S20，依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的信道離 散時(shí)域響應(yīng)對應(yīng)的頻域響應(yīng)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng)。
[0046] 生成本地頻域?qū)ьl序列后，在無線接收機(jī)中采用LS頻域信道估計(jì)對高強(qiáng)度的頻域 干擾進(jìn)行跟蹤、分析和抑制。通過LS頻域信道估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析，檢測單頻、窄帶干擾在 頻域信道的分布情況；同時(shí)將LS頻域估計(jì)結(jié)果變換到時(shí)域，選取信道最大路徑時(shí)延對應(yīng)的 抽頭作為時(shí)域白噪聲抑制開窗口限。結(jié)合信道估計(jì)與均衡技術(shù)，本實(shí)施例的具體的抗干擾 的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0047] 無線接收機(jī)的數(shù)字前端輸出數(shù)據(jù)通過同步單元且去除循環(huán)前綴CP后的單載波符 號.f = [.vi，.V:.....Vw]，其中M為一個(gè)離散單載波符號的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。
[004引如圖3所示，本實(shí)施例的經(jīng)過信道且去除循環(huán)前綴CP后的信號y(n)表示接收的一 個(gè)時(shí)間域的離散的單載波符號，其中，
岸中，h(n)為信 道離散時(shí)域響應(yīng);x(n)為發(fā)射離散符號;w(n)表示離散且獨(dú)立的高斯白噪聲；@符號表示卷 積運(yùn)算。并且，信道離散時(shí)域響S
式中ai表示路徑的增益，1表示不同路 徑時(shí)延，L表示信道最大路徑CIR(化annel Impulse Response,信道沖擊響應(yīng)）。在本實(shí)施例 中，一個(gè)時(shí)間域的離散的單載波符號共有2048個(gè)樣點(diǎn)，即M=2048。
[0049] 并且，本實(shí)施例采用的是LS頻域信道估計(jì)，因此，需將信道離散時(shí)域響應(yīng)轉(zhuǎn)換為信 道離散頻域響應(yīng)，即對一個(gè)時(shí)間域的離散的單載波經(jīng)過DFT (Di screte Four i er Transform,離散傅里葉變換），同時(shí)對經(jīng)過DFT變換的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行子載波解映射，則第k個(gè) 子載波的頻域輸出可W表示為:Y化）=X化)H化)+W化），0《k《N-l;其中，X表示發(fā)送離散符 號的頻域響應(yīng)，W化)表示高斯白噪聲的頻域響應(yīng)，H化)表示信道離散頻域響應(yīng)，N表示頻域 子載波解映射后的頻域樣點(diǎn)數(shù)。
[0050] 通過LS準(zhǔn)則進(jìn)行頻域信道估計(jì)，得到信道初步估計(jì)后的第一信道頻域響應(yīng)為：
[0051 ]
CD
[0052] 其中，Y化)為接收離散單載波符號頻域響應(yīng)，P化)為本地頻域?qū)ьl序列。
[0053] 步驟S30,對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處 理，獲得第二信道頻域響應(yīng);且對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟闊值的干擾檢測，獲得 子信道干擾位置標(biāo)識。
[0054] 從式（1)中不難看出，經(jīng)過LS頻域信道估計(jì)后，仍然具有很大的噪聲干擾。因此一 般采用在時(shí)域上對第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行降噪處理。
[0055]因此，首先對第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行 IDFT (Inver SeD is ere teF'ouriei'Transform, 離散傅里葉逆變換)變換，得到第一信道頻域響應(yīng)對應(yīng)的第一信道時(shí)域響應(yīng)，即：
[0化6]
[0057]目前，由于大部分的CIR能量集中在前面少數(shù)L個(gè)抽頭上，所W比較常用的是通過 歸零化信道抽頭之外的噪聲功率，運(yùn)樣可W-定程度的減少白噪聲特性的干擾對系統(tǒng)的影 響，其中，具有白噪聲特性的干擾包括服從高斯分布的自由空間噪聲，W及服從瑞利分布和 對數(shù)正態(tài)分布的海雜波干擾。因此假設(shè)最大的信道沖激響應(yīng)抽頭長度為Lmax,則經(jīng)過噪聲抑 制后的時(shí)域信道響應(yīng)為：
[0化引
[0059] 其中，Lmax = k+S;LT表示系統(tǒng)的信道環(huán)境下的最大多徑時(shí)延，S表示信號發(fā)射帶寬， 且時(shí)域抑噪算法通常選取最大時(shí)延值為CP長度。從上述判決準(zhǔn)則可W看出，在當(dāng)前信道多 徑時(shí)延小于Lmax時(shí)，選取固定的信道時(shí)延響應(yīng)口限往往會引入更多的噪聲。其次，在多徑時(shí) 延較為惡劣，即最大多徑時(shí)延值較大的時(shí)候，如惡劣的市區(qū)信道模型，由于較大時(shí)延徑的信 號能量分布比重往往很小，選取最大的Lmax作為判決口限，雖然獲取更多時(shí)延信息，但同樣 不可避免地引入了更多的噪聲。
[0060] 綜合W上問題，本實(shí)施例提出了改進(jìn)的基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理， 其中，基于信道PDP的判決準(zhǔn)則表示為：
[0061 ]
(2)。
[0062] 式中，hDpt(n)為第二信道時(shí)域響應(yīng)，PLs(n)為LS頻域信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)延譜，P 為功率譜口限值，功率譜口限值P的取值大小決定于本地頻域?qū)ьl序列的平均功率，即 2巧I巧叫2抗2;其中，E[ I P(k) 12]表示本地頻域?qū)ьl序列的平均功率，表示場景的噪聲 功率。
[0063] 再對第二信道時(shí)域響應(yīng)hnpt(n)進(jìn)行DFT變換，從而獲得第二信道頻域響應(yīng)出化）。
[0064] 進(jìn)一步地，本地頻域?qū)ьl序列的平均功率為：
[0065] E[ Ip化）|2]=b ? E[ |Yi化）鬥；(3)
[0066] 式中，b為導(dǎo)頻功率因子，由于接收信號yi(n)功率被調(diào)制為單位1，依據(jù)上式可得 到地頻域?qū)ьl序列的功率為b。噪聲功率表示為：
[0067]
(4)
[0068] 進(jìn)一步地，本實(shí)施例為了實(shí)現(xiàn)針對不同信噪比的環(huán)境下的干擾抑制，還提出了對 第一信道頻域響應(yīng)基于軟闊值的干擾檢測。其在高信噪比和低信噪比環(huán)境下采用不同的口 限值進(jìn)行干擾抑制，從而可W提高在低信噪比情況下的干擾抑制性能。選取特定口限值V， 設(shè)定檢測統(tǒng)計(jì)量U對經(jīng)過LS頻域信道估計(jì)后獲得的第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行檢測和判決，從 而得到單頻、窄帶干擾的頻域物理層子的子信道干擾位置標(biāo)識：
[0069] 俄
[0070] 「 n 6)
[0071]
[0072] 式中，出化)表示第一信道頻域響應(yīng)。
[0073] 在本實(shí)施例中，在信道處于高信噪比的環(huán)境下，即SNRest〉0dB，設(shè)定檢測口限為 Vd-high，對檢測統(tǒng)計(jì)量U進(jìn)行分析，對高于口限值的強(qiáng)干擾子信道加 W區(qū)分，判定規(guī)則為：
[0074]
[0075] 同理，在信道處于低信噪比的環(huán)境下，采用低信噪比檢測口限Vd-i?，對干擾進(jìn)行檢 測判決。式中sc_index化)為子信道干擾位置標(biāo)識若當(dāng)前子信道統(tǒng)計(jì)量大于口限，則標(biāo)記0， 否則標(biāo)記1。
[0076] 步驟S40,對所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾 抑制，得到第=信道頻域響應(yīng)。
[0077] 將獲得的子信道干擾位置標(biāo)識sc_index作為快速干擾抑制的條件，抑制干擾后獲 得第=信帶麻城麻廊.
[007引 （7)
[0079] 步驟S50,對所述第=信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。
[0080] 本發(fā)明采用頻域均衡，W避免復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，基于現(xiàn)有高效IP核算法模塊，有效 地降低信道均衡的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度?；贛MSE準(zhǔn)則的頻域信道均衡算法可W表示為：
「 1 (8)
[0081]
[0082] 其中，SNRest是當(dāng)前接收符號的估計(jì)信噪比，YD(k)為離散數(shù)據(jù)符號經(jīng)過均衡后輸 出的頻域響應(yīng)，Yi化)為離散數(shù)據(jù)符號的輸入頻域響應(yīng)，//,'(A:)為出化)的復(fù)共輛。并且，由公 式(3)和公式(4)，估計(jì)信噪比SNRest可W表示為：
[0083]
[0084] 需要注意的是，上面方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可W合并為一個(gè) 步驟或者對某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的 保護(hù)范圍內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改 變其算法和流程的核屯、設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0085] 進(jìn)一步地，為了驗(yàn)證本實(shí)施例的無線信號的干擾抑制方法的噪聲抑制和單頻抗干 擾性能，使用Matlab工具搭建了系統(tǒng)仿真平臺，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。本次仿真是針對 SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，分別在AWGN信道模型和衰落信道模型中進(jìn)行時(shí)域降噪性能和 干擾抑制性能進(jìn)行的。其中，SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的相關(guān)配置參數(shù)詳見下表1;衰落信 道模型采用典型的鄉(xiāng)村模型(cost207RAx6)信道模型，其參數(shù)配置詳見下表2。
[0086] 表1系統(tǒng)相關(guān)配置參數(shù)
[0087
[0088
[0089
[0090] 并且，本次仿真的SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)還會受到單頻干擾。單頻干擾是指使 用單個(gè)正弦波或者多個(gè)正弦波的干擾信號。本次仿真是在7.68MHz的信號帶寬內(nèi)，對每個(gè)循 環(huán)單載波符號，產(chǎn)生一個(gè)頻點(diǎn)隨機(jī)的干擾，迭加在該符號上，干擾的功率預(yù)先設(shè)定。本次仿 真的干擾模型為：
。其中，I為干擾信號，f是 隨機(jī)產(chǎn)生的干擾的頻率值，k是數(shù)據(jù)點(diǎn)序號，f S = 15.3 6 M化，表示系統(tǒng)采樣頻率；B W = 7.68MHz，表示信號帶寬。
[0091] 時(shí)域降噪性能的仿真是仿真在降噪處理前后的不同信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR)的LS估計(jì)最小均方誤差(Mean Square Error，MSE)。并且，為了驗(yàn)證本實(shí)施例提 出的時(shí)域降噪處理的性能，本次時(shí)域降噪性能的仿真分別在AWGN信道模型和衰落信道模型 下進(jìn)行，分別采用傳統(tǒng)固定CI則寸延窗口降噪和本實(shí)施例的基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域 降噪。本次時(shí)域降噪性能的仿真結(jié)果如圖4所示。從圖4中通過對比可W觀察發(fā)現(xiàn)，在AWGN信 道模型和典型的衰落信道模型的環(huán)境下，采用本實(shí)施例提出的基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的 時(shí)域降噪處理對白噪聲的抑制效果更優(yōu)。
[0092] 單頻抗干擾性能的仿真是仿真在不同的信干比下的誤比特率的數(shù)值。并且，為了 驗(yàn)證本實(shí)施例提出的抗干擾處理的性能，分別仿真出經(jīng)過本實(shí)施例抗干擾處理的誤比特率 曲線圖和不經(jīng)過本實(shí)施例抗干擾處理(基于軟闊值的干擾檢測和掩碼干擾抑制）的誤比特 率曲線圖，W方便對比。本次抗干擾性能的仿真結(jié)果如圖5所示。從圖5中通過對比可W觀察 發(fā)現(xiàn)，在誤碼率為1(T 3水平時(shí)，通過本實(shí)施例的單頻抗干擾處理（I-Cancellation)后，系統(tǒng) 性能有8.6地的增益。
[0093] 實(shí)施例2
[0094] 本實(shí)施例公開了一種無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，應(yīng)用于SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信系 統(tǒng)。本實(shí)施例的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)主要用于抑制噪聲，并解決特征單頻或窄帶對系 統(tǒng)的干擾。
[00%]如圖6所示，本實(shí)施例的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)包括：
[0096] 導(dǎo)頻序列生成模塊610,用于生成本地頻域?qū)ьl序列。導(dǎo)頻序列生成模塊610參照 CDMA(Code Division Multiple Access,碼分多址）的導(dǎo)頻生成的設(shè)計(jì)思路，具體如圖2所 示。導(dǎo)頻符號P通過〇VSF(0;rthogonal化riable Spreading Factor,正交可變擴(kuò)頻因子）擴(kuò) 頻后復(fù)用到數(shù)據(jù)信號中去。采用CDMA的導(dǎo)頻生成設(shè)計(jì)思路，生成的本地頻域?qū)ьl序列不會 暫用獨(dú)立的時(shí)隙資源，簡化了帖結(jié)構(gòu)。
[0097] 信道估計(jì)模塊620，用于依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-抑MA無線擴(kuò)頻通信 系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)對應(yīng)的頻響函數(shù)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，生成第一信道頻域響應(yīng)：
[0098] 對接收的一個(gè)時(shí)間域的離散的單載波符號進(jìn)行DFT變換，從而獲得信道離散頻域 響應(yīng)H化）；再通過通過LS準(zhǔn)則進(jìn)行頻域信道估計(jì)，得到信道初步估計(jì)后的第一信道頻域響 應(yīng)為：
[0099]
(1)
[0100] 其中，Y化)為接收離散單載波符號頻域響應(yīng)，P化)為本地頻域?qū)ьl序列。
[0101] 時(shí)域降噪和干擾檢測模塊630,用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域降噪處理 和干擾檢測，并生成第二信道頻域響應(yīng)和子信道干擾位置標(biāo)識。
[0102] 其中，時(shí)域降噪和干擾檢測模塊630包括時(shí)域降噪子模塊631和干擾檢測子模塊 632：
[0103] 時(shí)域降噪子模塊631用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則 的時(shí)域降噪處理，得到所述第二信道頻域響應(yīng)：
[0104] 首先，對第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行IDFT變換，得到第一信道頻域響應(yīng)出化)對應(yīng)的第 一信道時(shí)域響應(yīng)也s(?);
[01化]其次，再對第一信道時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處 理，得到所述第二信道時(shí)域響應(yīng)hDpt(n):
[0106]
(2)
[0107] 式中，hDpt(n)為第二信道時(shí)域響應(yīng)，PLs(n)為LS頻域信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)延譜，P 為功率譜口限值，功率譜口限值P的取值大小決定于本地頻域?qū)ьl序列的平均功率，即 2巧I化叫2權(quán)2 ;其中，E[ I P(k) 12]表示本地頻域?qū)ьl序列的平均功率，為2表示場景的噪聲 功率。
[0108] 最后，對第二信道時(shí)域響應(yīng)hept(n)進(jìn)行DFT變換，從而獲得第二信道頻域響應(yīng)出 化)。
[0109] 干擾檢測子模塊632用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟闊值的干擾檢測， 生成所述子信道干擾位置標(biāo)識。其在高信噪比和低信噪比環(huán)境下采用不同的口限值進(jìn)行干 擾抑制，從而可W提高在低信噪比情況下的干擾抑制性能。干擾檢測子模塊632選取特定口 限值V，設(shè)定檢測統(tǒng)計(jì)量U對經(jīng)過LS頻域信道估計(jì)后獲得的第一信道頻域響應(yīng)化化)進(jìn)行檢 測和判決，從而得到單頻、窄帶干擾的頻域物理層的子信道干擾位置標(biāo)識：
[0110] 巧）
[0111] 「 n 6)
[0112]
[0113] 干擾抑制模塊640,用于對所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識 進(jìn)行掩碼干擾抑制，生成第=信道頻域響應(yīng)：
[0114] 干擾抑制模塊640將獲得的子信道干擾位置標(biāo)識sc_index作為快速干擾抑制的條 件，抑制干擾后獲得第=信道頻域響應(yīng)：
[0115]
(7)
[0116] 信道均衡模塊650,用于對所述第=信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。
[0117] 本實(shí)施例采用頻域均衡，W避免復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，基于現(xiàn)有高效IP核算法模塊，有 效地降伊倍諾+ 々縮的立礎(chǔ)包巫賠賞平麗W準(zhǔn)刪的碩域信道均衡算法可W表示為； (8)
[011 引
[0119] 此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施例中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的 技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，但運(yùn)并不表明本實(shí)施例中不存在其它的單元。
[0120] 不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例為與第一實(shí)施例相對應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)施例，本實(shí)施例可與第一實(shí) 施例互相配合實(shí)施。第一實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中依然有效，為了減少 重復(fù)，運(yùn)里不再寶述。相應(yīng)地，本實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施例中。
[0121] 綜上所述，本發(fā)明的一種無線信號的干擾抑制方法和系統(tǒng)，應(yīng)用于SC-抑MA無線擴(kuò) 頻通信系統(tǒng)。本發(fā)明緊密結(jié)合了頻域信道估計(jì)技術(shù)與頻域信道均衡通信技術(shù)，即對信道離 散時(shí)域響應(yīng)增加了基于PDP判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理和基于軟闊值的干擾檢測的步驟。相 比傳統(tǒng)的基于最大時(shí)延Lmax的時(shí)域抑制噪聲方法，基于PDP判決的時(shí)域降噪處理可W進(jìn)一步 減少噪聲對系統(tǒng)的影響；同時(shí)針對特定單頻、窄帶電磁干擾的環(huán)境，基于軟閥值的強(qiáng)干擾檢 測處理可W自動偵測特定干擾頻率范圍，改進(jìn)的軟閥值檢測判決根據(jù)估計(jì)信噪比選取口 限，有效地抑制干擾的功率譜分量，消除了干擾對系統(tǒng)的影響。所W，本發(fā)明有效克服了現(xiàn) 有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0122] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人±皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無線信號的干擾抑制方法，應(yīng)用于SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，其特征在于，所 述無線信號的干擾抑制方法包括： 生成本地頻域?qū)ьl序列； 依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的信道離散時(shí)域響應(yīng)對 應(yīng)的頻域響應(yīng)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng)； 對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道PDP的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降噪處理，獲得第二信 道頻域響應(yīng);且對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟閾值的干擾檢測，獲得子信道干擾位 置標(biāo)識； 對所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制，得到第三 信道頻域響應(yīng)； 對所述第三信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述本地頻域?qū)ьl序 列是通過將導(dǎo)頻符號由正交可變擴(kuò)頻因子擴(kuò)頻，并通過GOLD序列進(jìn)行加擾而生成的。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述正交可變擴(kuò)頻因 子采用長度為1024的Walsh序列。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述第二信道頻域響 應(yīng)是先將所述第一信道頻域響應(yīng)經(jīng)過IDFT變換，轉(zhuǎn)換為時(shí)域的第一信道時(shí)域響應(yīng);再基于 信道rop的判決準(zhǔn)則進(jìn)行時(shí)域降噪處理獲得第二信道時(shí)域響應(yīng)，最終經(jīng)過DFT變換到頻域而 生成的;其中，基于信道rop的判決準(zhǔn)則為式中，1^表示所述第二信道時(shí)域響應(yīng)；|,5:表示所述第一信道時(shí)域響應(yīng);Pls表示LS頻域 信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)沿譜，P表示功率譜門限值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述功率譜門限值P 由所述本地頻域?qū)ьl序列的平均功率和噪聲功率決定。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述子信道干擾位置 標(biāo)識是計(jì)算檢測統(tǒng)計(jì)量，并根據(jù)估計(jì)信噪比水平，選取對應(yīng)的檢測門限;將所述檢測統(tǒng)計(jì)量 與所述檢測門限進(jìn)行比較而生成的；其中，所述子信道干擾位置標(biāo)識為，(Xk彡N-1 ;U表示所述檢測統(tǒng)計(jì)量， <k<N-l，出表示所述第一信道頻域響應(yīng);V表示所述檢測門限。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述第三信道頻域響 應(yīng)是將所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼干擾抑制而獲得的：;其中，Hc表示所述第三信道頻域響應(yīng);H 2表示 所述第二信道頻域響應(yīng)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線信號的干擾抑制方法，其特征在于:所述對所述第三信道 頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡的步驟是采用基于MMSE準(zhǔn)則的頻域信道均衡算法來實(shí)現(xiàn)的。9. 一種無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，應(yīng)用于SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，其特征在于:所 述無線信號的抑制系統(tǒng)包括： 導(dǎo)頻序列生成模塊，用于生成本地頻域?qū)ьl序列； 信道估計(jì)模塊，用于依據(jù)所述本地頻域?qū)ьl序列對所述SC-FDMA無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的 沖擊響應(yīng)對應(yīng)的頻響函數(shù)進(jìn)行LS頻域信道估計(jì)，得到第一信道頻域響應(yīng)； 時(shí)域降噪和干擾檢測模塊，用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域降噪處理和干擾檢 測，并獲得第二信道頻域響應(yīng)和子信道干擾位置標(biāo)識； 干擾抑制模塊，用于對所述第二信道頻域響應(yīng)依據(jù)所述子信道干擾位置標(biāo)識進(jìn)行掩碼 干擾抑制，得到第三信道頻域響應(yīng)； 信道均衡模塊，用于對所述第三信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于:所述時(shí)域降噪和干 擾檢測模塊包括： 時(shí)域降噪子模塊用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于信道rop的判決準(zhǔn)則的時(shí)域降 噪處理，得到所述第二信道頻域響應(yīng)； 干擾檢測子模塊，用于對所述第一信道頻域響應(yīng)進(jìn)行基于軟閾值的干擾檢測，生成所 述子信道干擾位置標(biāo)識。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于:基于信道PDP的判 決準(zhǔn)則為式中，11￥表示第二信道時(shí)域響應(yīng)d;s表示所述第一信道頻域響應(yīng)對應(yīng)的第一信道時(shí)域 響應(yīng);Pls表示LS頻域信道估計(jì)的時(shí)域功率時(shí)沿譜，P表示功率譜門限值;且所述功率譜門限 值P由所述本地頻域?qū)ьl序列的平均功率和噪聲功率決定。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于:所述干擾檢測子模 塊是通過計(jì)算檢測統(tǒng)計(jì)量，并將所述檢測統(tǒng)計(jì)量與檢測門限進(jìn)行比較而生成所述子信道干 擾位置標(biāo)識的，其中，所述子信道干擾位置標(biāo)識為N-1;式中，U表示所述檢測統(tǒng)計(jì)量，式中，Hi表示所述第 一信道頻域響應(yīng);Vd-hlgh表示所述檢測門限。13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線信號的干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于:所述信道均衡模塊 采用基于MMSE準(zhǔn)則的頻域信道均衡算法對所述第三信道頻域響應(yīng)進(jìn)行頻域信道均衡的。
【文檔編號】H04B1/7107GK105827274SQ201610139765
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】張龍, 田朝陽, 杜翀, 朱峰芹
【申請人】中國科學(xué)院上海高等研究院