[发明专利]时频域联合处理抑制正交频分复用系统子载波间干扰的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及正交频分复用(OFDM)系统，更具体地说，设计OFDM系统在时变信道中性能良好的子载波间干扰(ICI)消除技术。

背景技术

OFDM系统是一种无线环境下的高速传输技术，它的主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交的子信道，信号在每个子信道上使用一个子载波进行，并且各个子载波并行传输，使码元间隔变长从而抵抗无线环境中的频率选择性衰落，在无线通信领域有很大的优势，因此，OFDM技术将成为第四代移动通信(4G)的核心技术之一。

OFDM系统的可靠性是建立在各个子载波正交的基础上的。然而实际中时变衰落信道的影响会破坏信道之间的正交性。因此OFDM系统面临的一个主要问题是对频率偏移的敏感性，频率偏移将导致子载波间干扰的产生，从而大大降低系统性能。为了解决这种问题，必须采取措施抑制系统的子载波间干扰(ICI)。

为了达到抑制子载波间干扰的目的，通常有两种解决办法。一种有效方式是在OFDM接收机的设计中，通过估计由于信道时变引起的频率偏移，在接收端进行补偿。但是这种方法必须要求定时同步，定时的不准确将会影响对频率偏移的估计。另一种方式是设计合适的OFDM发射机，对OFDM信号进行处理来降低信号对频率偏移的敏感性。例如采用时域加窗，通过设计好的低干扰窗形与时域OFDM信号相乘，来加快各个子载波旁瓣的衰减，从而抑制干扰。但是这种方法有一定的缺陷，特别当频率偏移较大时，仅仅采用时域加窗不能很好地抑制干扰。

乃奎斯特第二准则告诉我们：人为地，有规律地在码元的抽样时刻引入码间干扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱效率，压缩传输频带，使频带利用率提高到理论上的最大值，并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度的要求的目的。通常把这种波形称为部分响应波形。最初，部分响应用在单载波系统中来降低时域错误引起的码间干扰，称为时域相干编码信号。在OFDM系统可以看成单载波系统的扩展，也可以人为地引入各个子载波之间的相关性，并在接收端加以消除，就能使每个子载波的拖尾减小，降低子载波间干扰的影响，降低OFDM系统的子载波间干扰，并且设计方法灵活。这种思想就是频域部分响应。

本发明设计的关键就是时频域联合处理的方式来抑制ICI，使系统的性能改善。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种降低OFDM系统对频率偏移敏感性的有效方式，降低系统子载波间干扰的方法。该方法降低OFDM系统对频偏的敏感性，克服频偏估计精度的要求高以及降低带宽有效性的缺点，因此，本发明提供一种在OFDM系统中适用的有效抑制子载波间干扰的方法，采用时频域联合处理，降低系统对频率偏移的敏感性。

技术方案：本发明的时频联合处理抑制正交频分复用系统子载波间干扰的方法，采用时频域联合处理减小接收的正交频分复用OFDM信号的各个载波间干扰ICI的方法，具体包括：

采用OFDM信号发射设备，对发送信号依次通过编码调制、预编码、相关编码、串并变换、快速傅里叶反变换IFFT、并串变换、时域加窗、数模变换和上变频处理，

1)在OFDM发射端，对用户数据进行编码，分组和分段后进行星座映射；

2)对星座映射后数据进行预编码和相关编码，实现频域部分响应，具体地讲，相关编码就是将编码调制后的当前信号码元和之前的n个码元按照使频谱拖尾最小的最佳加权系数叠加，有规律地引入相邻子载波间的相关性，形成新的待发送信号码元，n称做相关编码级数；

3)将时域部分响应信号串并变换，利用快速傅里叶反变换IFFT调制到多个子载波上，形成OFDM时域信号，并采用循环前缀引导，再进行并串变换；

4)对步骤3)形成的OFDM时域信号加窗函数，得到的信号为频时域联合处理的结果，具体地讲，是将OFDM时域信号与窗函数相乘，使得旁瓣衰落加快；

5)对频时域联合处理的信号进行数模变换和上变频处理发送出去；

采用OFDM信号接收设备，包括顺序连接的模数转换电路、下变频电路、串并变换、快速傅里叶变换FFT电路、并串变换、解码解调电路，

6)对接收到的OFDM时域信号进行数模变换和下变频变换；

7)经过串并变换后去掉循环前缀，采用快速傅里叶变换FFT分别在各个子载波上解调OFDM信号；

8)最后采用相关编码的逆运算解部分响应，在解相关编码时，将当前接收到的码元和之前接收到的n个码元相减，得到所需要的信号；

9)解码得到发送信号。