[发明专利]OFDM通信系统中单频干扰的抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用)通信系统中单频干扰的抑制方法。

背景技术

OFDM作为一种多载波的调制技术，将数据通过多个相互正交的低传输速率的子载波来传送，OFDM调制和解调处理可分别通过采用快速傅里叶反变换(IFFT)和快速傅里叶变换(FFT)来实现。由于各子载波相互正交，调制后的频谱可以相互部分重叠，大大提高了频谱利用率。另外，由于循环前缀(CP，Cyclic Prefix)的使用隔离了前后OFDM符号之间的相互干扰，使其具有很好的抗多径干扰能力；每个子载波的带宽都很小，所经历的信道都可以近似看作非频率选择性信道，因此大大降低了均衡处理的复杂度。另一方面，与单载波通信系统相比，OFDM通信系统也存在一些缺点，如存在较高的峰均比、易受载波频偏及单频干扰的影响等。

在OFDM通信系统中，由于单频干扰的能量集中在某一个或几个子载波上，即便是很小能量的单频干扰也会对OFDM的解调性能造成严重的影响。当单频干扰正好与某一个子载波重合时(可以称为“正交单频干扰”)，造成单频干扰频率位置的子载波信噪比严重下降，但它对相邻子信道的干扰为零；而当干扰频率与子载波不重合(可以称为“非正交单频干扰”)时，由于接收端FFT窗效应所带来的频谱泄漏，非正交的单频干扰的频谱会被扩展到整个OFDM的频率范围之内，在很大的带宽范围里影响到多个子载波，造成靠近单频干扰频率附近的多个子载波输出信噪比严重下降。

现有技术中，关于OFDM通信系统抗单频干扰的方法有很多：采用信道编码的方法进行频率分集；采用多接收天线技术进行空间分集；自适应干扰估计，利用单频干扰特性，得到一个单频干扰的精确复制，然后在接收信号中消除；接收端加窗，基于循环前缀和循环后缀，减小能量泄漏，抑制单频干扰对有用信号的影响；小波包变换抗单频干扰等。这些方法的普遍不足之处在于其算法的复杂度及鲁棒性。还有最直接的方法是子载波屏蔽，但是仅仅在频域上采取子载波屏蔽的方法，只是被动的绕开了干扰，并不能彻底的消除干扰的影响，特别是干扰严重的时候。

在时域进行对应频点的陷波滤波也是常用的对抗单频干扰的方法。陷波滤波器可以通过FIR(有限长冲激响应)或者IIR(无限长冲激响应)方式实现。相较于FIR，IIR是递归型滤波器，采用很少阶数就可以达到很尖锐的截止特性。通常有如下几种方法实现IIR陷波滤波器：通过全通滤波器设计陷波滤波器；将模拟的陷波滤波器转换为数字IIR陷波滤波器；格型IIR陷波滤波器；双线性二阶IIR陷波滤波器；采用零极点算法设计IIR陷波滤波器。采用零极点算法设计的IIR陷波滤波器，具有高效、稳定、精确、快收敛、易于控制、实时性强、鲁棒性好等优点，但同时具有对称和不可控带宽增益的问题，需要进一步改进。

数字自动增益控制(DAGC)的算法主要涉及功率检测和门限比较，其实现方法主要有三种：前馈式、反馈式、前馈+反馈式。前馈式数字自动增益控制比反馈式数字自动增益控制的收敛速度要快，但在幅度突变时存在畸变现象，而反馈式自动增益控制电路输出波形平滑，但响应速度较慢，而且存在不稳定的现象(若自动增益控制环路是由输入信号的电平变化控制，则将导致不稳定的冲击和释放时间，导致接收机性能恶化)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种OFDM通信系统中单频干扰的抑制方法，当OFDM通信系统中存在单频干扰时，保证系统能够正常运行。

为解决上述技术问题，本发明的OFDM通信系统中单频干扰的抑制方法是：采用时域和频域处理相结合的办法，对于所检测到的单频干扰，在时域采用IIR陷波滤波器滤除单频干扰，并基于数字自动增益控制调整信号功率，以保证进行后续数字信号处理时，信号输入功率稳定在最优输入功率；在频域对受单频干扰的子载波进行屏蔽处理。

鉴于现有技术中，当OFDM通信系统存在单频干扰时，其性能将严重下降，本发明提出了一种时域和频域处理相结合的办法抵抗单频干扰。在时域进行陷波滤波处理滤除单频干扰，采用数字自动增益控制调整信号功率至最优输入功率，数字自动增益控制采用基于信号平均功率落差进行增益调节的机制调节数据的幅度，避免了参考功率确定的问题，也不易受其它因素的影响；在频域采取子载波屏蔽的方法，使得受单频干扰影响的子载波不用于数据传输，从而提高了OFDM通信系统抗单频干扰的性能，并提高了系统的吞吐量。