[发明专利]基于信道化预滤波的非连续正交频分复用抗干扰同步方法

说明书

技术领域

本发明属于正交多路复用系统技术领域，具体涉及在多主用户干扰源存在的环境中基于信道化预滤波进行的非连续正交频分复用系统抗干扰同步估计方法。

背景技术

非连续正交频分复用(NC-OFDM)是一种基于认知无线电的数据传输技术，它适用于离散频谱碎片的环境，可视作传统正交频分复用(OFDM)技术的一种变型。NC-OFDM继承了OFDM的高速率、高频谱利用率和高度对抗频率选择性衰落特性，成为认知无线通信的一种有效的数据传输技术。NC-OFDM系统通过频谱感知模块检测通信环境中的频谱空洞，并将其分配给非授权用户使用，同时关闭与主用户工作频带对应的子载波，从而使主用户和非授权用户可以在互不干扰的情况下各自传输数据。由于NC-OFDM技术可以满足认知无线电对于信号频谱的组合、裁剪和频率分配等方面的灵活性要求，易于实现动态频谱资源控制，因此它被认为是第四代移动通信系统中极具竞争力的候选技术之一。

在NC-OFDM系统中，接收端的离散傅里叶变换(DFT)操作会导致主用户的频谱发生能量扩散，进而干扰到邻近的NC-OFDM子载波数据，这将导致接收端在采用《无线电工程》(无线电工程，2009，39(8)：17-20)提出的子载波功率差分(DSP)方法时的同步估计性能严重恶化。为了有效改善这种恶化，NC-OFDM系统通常要对接收信号采取一定的措施以抑制主用户所带来的干扰，常用的方法是采用预滤波方法，通常是在接收端利用有限冲激响应(FIR)滤波器对主用户频谱进行滤除。《信息社会技术-移动无线通信峰会》(IST Mobile and Wireless Telecommunications Summit，2003：788-792)中指出，时域预滤波能在一定程度上改善同步性能，但主用户干扰抑制效果与同步性能之间存在着矛盾，需通过滤波器阶数的合理选择来进行性能折中，且通常只能采用低阶滤波器。

国际电气与电子工程师协会第三次“动态频谱接入网络的新领域”研讨会(NewFrontiers in Dynamic Spectrum Access Networks，2008.3rd IEEE Symposium on 14-17Oct.2008：1-10)提出的一种基于低阶FIR滤波器的抗干扰同步算法，针对预滤波引起的NC-OFDM有效子载波信号的深度衰落问题，通过在后续采用均衡的方式来加入补偿。然而，实际系统中，接收频带内通常存在着多个非连续分布的主用户干扰源，此时所需设计的FIR滤波器将十分复杂，其滤波阶数也非常高，必然会导致同步性能的衰竭，以至无法使用。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于信道化预滤波的非连续正交频分复用(NC-OFDM)抗干扰同步方法，以解决现有方法设计复杂度高、无法应用于存在多个主用户干扰源的实际系统中的问题，提高接收端的同步估计性能。

本发明基于信道化预滤波的非连续正交频分复用抗干扰同步方法，先采用无约束的优化算法通过迭代的方式得到原型滤波器，经离散傅里叶变换(DFT)调制得到非临界抽取均匀滤波器组并作为信道化滤波器组，根据前端频谱感知模块所获得的非授权用户和各主用户以及保护带的频谱位置信息，控制信道化滤波器组的通道开关，滤除主用户干扰，进而对干扰消除后的信号做同步估计；其特征在于按以下步骤进行：

步骤一、将原始数字发送信号经过非连续正交频分复用发送端调制后得到的发送数字基带信号，再通过多径信道的传输后，在接收端得到受加性高斯白噪声及主用户干扰影响的接收信号；

步骤二、将信道化滤波器组的通道数目P设置为aN，其中N为系统子载波总数，每个子载波上的滤波器组通道数目a取值为正整数，设置系统采样率为P/2；对每通道的滤波器做多相分解并采用多速率系统中的等效变换，得到I型多相实现结构，离散傅里叶逆变换(IDFT)矩阵中，矩阵行号g取值范围为0≤g≤P-1，矩阵列号h取值范围为0≤h≤P-1；每个子载波与调制滤波器组的a个连续的子通道相对应，子载波c_i对应的通道集合为C_i＝{ai-a+1，ai-a+2，…，ai}，子载波序号i＝1，2，…，N；