[发明专利]基于非线性Chirp脉冲的超宽带通信系统多窄带干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性Chirp脉冲的超宽带(UWB)通信系统多窄带干扰抑制方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

超宽带(UWB)是一种低功率的短距离高速无线通信技术，其为解决无线频谱资源匮乏的问题提供了新的思路，自FCC于2002年批准超宽带技术可以民用以来，超宽带技术引起了学术界和工业界越来越多的关注。超宽带技术具有频带宽、传输速率高，低功耗、保密性好以及抗多径衰落等特点，这些特点使得超宽带技术在无线通信、雷达、精确定位等领域中具有广阔的应用前景，尤其是在室内短距离高速无线通信中具有无可比拟的优势。

窄带干扰问题存在于各种宽带无线通信系统中，超宽带系统的显著特点就是以共享方式使用极宽的频谱，且其信号发射功率极低，对于窄带系统而言，UWB信号的存在仅相当于提高了背景噪声，而对于UWB系统而言，具有较强功率的窄带信号的存在必然会对超宽带系统产生严重的干扰，因此必须采用窄带干扰抑制技术来解决超宽带系统的频谱兼容问题。C.Wang等(参见C.Wang,M.D.Ma,R.D.Ying and Y.H.Yang,“Narrowband Interference Mitigation in DS-UWB systems,”IEEE Signal Processing Letters,vol.17,no.5,pp.429-432,2010.)首次将编码辅助的干扰抑制技术引入到直接序列扩频超宽带系统中，提出了一种抑制窄带干扰的新型扩频序列，但获得该序列的运算过程复杂。X.L.Shi(参见X.L.Shi,“Adaptive UWB Pulse design method for Multiple Narrowband Interference Suppression,”IEEE International Conference on Intelligent Computing and Intelligent Systems,pp.545-548,2010.)把认知无线电技术与Parks-McClellan算法结合，设计出一种既符合FCC辐射掩蔽又能抑制多窄带干扰的自适应脉冲，但难以得到脉冲的时域表达式，从而限制了其实际应用。S.Y.Xu等(S.Y.Xu,Z.Q.Bai,Q.H.Yang and K.S.Kwak,“Singular value decomposition-based algorithm for suppression of IEEE802.11a interference in multiple access TH-UWB systems,”Proceedings of 2nd International Conference on Cognitive Radio Oriented Wireless Networks and Communications(CrownCom2007),pp.105-111,2007.)提出了利用奇异值分解(SVD)的方法来抑制超宽带系统中的窄带干扰，该方法对于有用信号几乎没有损失，且不需要获取窄带干扰的详细特征，但这种方法的复杂度偏高。

由于UWB系统采用窄脉冲来携带信息，窄脉冲的类型直接影响到发射信号的功率谱密度，对脉冲功率谱的优化设计也可以起到抑制窄带干扰的作用。由于Chirp脉冲具有峰均功率比低，时频域对应关系简单，抗干扰设计灵活等优点，Z.Q.Bai等(参见Z.Q.Bai,X.T.Li,D.F.Yuan,and K.S.Kwak,“Non-linear chirp based UWB waveform design for suppression of NBI,”Wirel.Commun.Mob.Comput.,issue6,vol.12,pp.545-552,Apr.2012.)采用Chirp脉冲来代替传统UWB系统中的窄脉冲，采用在窄带干扰中心频率处使Chirp脉冲的瞬时频率变化率最大的思想，设计非线性Chirp脉冲来实现窄带干扰的抑制。H.B.Shen等(参见H.B.Shen,W.H.Zhang,and K.S.Kwak,“Modified chirp waveforms in cognitive UWB system,”in Proc.ICC Workshops’08,pp.504-507,May.2008.)采用频谱规避的思想设计非线性Chirp脉冲来抑制窄带干扰。上述方法都只需经过时域处理即可改变相应的频域特性，从而达到抑制窄带干扰的目的，但它们仅考虑了单窄带干扰的抑制。

发明内容