CN101977066A - 窄带干扰的抑制方法、装置及网络系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种窄带干扰的抑制方法、装置及网络系统,其中窄带干扰的抑制方法包括:获取OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;所述接收信号中的干扰信号是窄带干扰信号;根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述接收信号中的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中所述单调非递增函数不是恒定值;将所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制接收信号中的干扰信号。使用该方案,能够抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种窄带干扰的抑制方法、装置及网络系统。
背景技术
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有抗多径衰落、资源配置灵活、频谱利用率高等特点,被广泛应用于无线局域网,全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access,Wimax),长期演进(Long Term Evolution,LTE)等无线通信系统中。
在使用OFDM技术的网络中,发射端对待发送信号进行信道编码、交织等处理后进行符号映射,再将得到的符号通过反傅立叶变换IFFT变化调制到正交子载波上,再加入循环前缀得到OFDM符号,将OFDM符号发送到无线信道;接收端将从无线信道接收的OFDM符号中去除循环前缀,然后通过傅立叶变换FFT变换将OFDM符号转换到频域中,然后经过信号解调得到比特软信息,再对比特软信息进行译码,得到发送端发送的数据。
现在,由于频谱资源的日益紧缺,所以多个系统可能会共享同一个频段,比如Wimax系统可能与全球移动通信(Global System For MobileCommunication,GSM)系统共享频段,Wimax系统是宽带OFDM系统,GSM系统是窄带系统,在Wimax系统可能与GSM系统共享频段时,Wimax系统中的OFDM符号在无线信道中传输时会受到很强的窄带干扰。并且,严重影响了解调出的软信息的可信度,使接收端无法准确的得到发送端的发送数据。
现有技术提供一种抑制窄带干扰的方法,其采用一种干扰消除器将窄带内受干扰的信号直接擦除,具体的,如图1所示,接收端对接收的窄带内的OFDM符号进行FFT变化之后,将信号分成两路,一路信号用于噪声估计,另一路信号输入干扰消除器,干扰消除器根据噪声估计得到的门限,将幅度高于门限的所有信号都清0,然后将剩下的信号进行解调,得到软信息。
现有技术具有如下缺点:
由于现有技术是将幅度高于门限的所有信号都清0,这样会造成接收信号的损失,所以该方法只适用于对窄带内的信号进行处理,但是,窄带干扰不仅干扰宽带系统窄带内的信号,也会干扰宽带系统窄带外的信号,比如GSM系统的带宽为270KHz,其干扰信号在Wimax系统带内除了该窄带(270KHz)以外的频带也存在,这种情况称为“能量泄露”,现有技术提供的方案无法抑制窄带外的干扰信号。
发明内容
本发明实施例提供一种窄带干扰的抑制方法、装置及网络系统,能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
有鉴于此,本发明实施例提供:
一种窄带干扰的抑制方法,包括:
获取正交频分复用OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;所述接收信号中的干扰信号是窄带干扰信号;
根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述接收信号中的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值;
将所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
一种窄带干扰抑制装置,包括:
干扰信号估算功率值获取单元,用于获取OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;
加权因子确定单元,用于根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述干扰信号估算功率值获取单元获取的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值;
擦除单元,用于将所述加权因子确定单元所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
一种网络系统,包括:接收装置,所述接收装置上述窄带干扰抑制装置。
本发明实施例接收端根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系,确定OFDM符号子载波k上接收信号对应的加权因子值,并利用加权因子值与接收信号或者接收信号解调得到的软信息进行加权,由于干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为加权因子是干扰信号的估算功率的单调非递增函数,干扰信号的估算功率值较大时,加权因子值就会比较小,而加权因子值与接收信号或者接收信号解调后得到的软信息相乘,会使归一化后的接收信号值或者软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的抑制窄带干扰的示意图;
图2是本发明实施例提供的一种窄带干扰的抑制方法流程图;
图3是本发明实施例提供的另一种窄带干扰的抑制方法流程图;
图4是本发明实施例提供的又一种窄带干扰的抑制方法流程图;
图5是本发明实施例提供的又一种窄带干扰的抑制方法流程图;
图6是本发明实施例提供的采用AWGN信道情况下OFDM系统的性能仿真结果图;
图7是本发明实施例提供的采用Vehicle A信道情况下OFDM系统的性能仿真结果图;
图8是本发明实施例提供的窄带干扰抑制装置结构图;
图9是本发明实施例提供的接收装置结构图。
具体实施方式
参阅图2,本发明实施例提供一种窄带干扰的抑制方法,该方法具体包括:
201、接收端获取OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;所述接收信号中的干扰信号是窄带干扰信号。
其中,该OFDM符号是频域上的OFDM符号。
202、根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述接收信号中的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值。
203、将所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
本发明实施例接收端根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系,确定OFDM符号子载波k上接收信号对应的加权因子值,并利用加权因子值与接收信号或者接收信号解调得到的软信息进行加权,由于干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为加权因子是干扰信号的估算功率的单调非递增函数,干扰信号的估算功率值较大时,加权因子值就会比较小,而加权因子值与接收信号或者接收信号解调后得到的软信息相乘,会使归一化后的接收信号值或者软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
为了使本发明实施例提供的技术方案更加清楚明白,如下两个方法实施例对本发明提供的技术方案进行详细描述:
图3示出了本发明一实施例提供的窄带干扰的抑制方法流程图,该方法中,接收端根据OFDM符号子载波k上干扰信号的功率值,获取子载波k的信干比值,然后根据加权因子与信干比的函数关系,求得加权因子值,将加权因子值与接收信号解调后的软信息进行加权,该方法具体包括:
301、接收端对从无线信道接收的时域OFDM符号进行FFT变换,得到频域OFDM符号,获取该频域OFDM符号各子载波上的接收信号。
302、接收端根据频域OFDM符号各子载波上的接收信号,估算频域OFDM符号各子载波的SIR值。
为了描述方便,后续将频域OFDM符号简称为OFDM符号。
则第i个频域OFDM符号子载波k的信干比:
则相应的第i个频域OFDM符号子载波k的信干比:
需要说明的,除了上述采用平均值的方法得到窄带干扰信号的估算功率值之外,也可以采用其他方式得到,不影响本发明的实现。
303、接收端利用频域OFDM符号各子载波的SIR值和加权因子与SIR的函数关系,获取各子载波上的接收信号所对应的加权因子值。
其中,加权因子与SIR的函数关系为: 可以是任意一个关于的单调非递减函数,比如或者其中α>0,α为调整函数形状的参数。这样,干扰信号的估算功率值高时,信干比值就较低,此时,接收信号的可信度较低,所以加权因子值就较低;相反的,干扰信号的估算功率值较低时,信干比值就较高,此时,接收信号的可信度较高,所以加权因子值就较高。
304、接收端对OFDM符号各子载波上的接收信号进行解调,得到软信息。
305、接收端将各子载波上的接收信号所对应的加权因子值分别与各子载波上的接收信号解调得到的软信息进行加权,并对加权结果进行解码,得到发送端发送的数据。
本发明实施例接收端根据OFDM符号子载波k上窄带干扰信号的功率值,获取子载波k的信干比值,然后根据加权因子与信干比的函数关系,求得加权因子值。由于窄带干扰信号的能量值较大时,信干比值会较小,相应的加权因子也较小,表示该子载波k上的接收信号的可信度低,所以加权因子值与解调后得到的软信息相乘后,会使归一化后的软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
图4示出了本发明另一实施例提供的窄带干扰的抑制方法流程图,该方法中,接收端根据OFDM符号子载波k上干扰信号的功率值,获取子载波k的信噪比值,然后根据加权因子与信噪比的函数关系,求得加权因子值,将加权因子值与接收信号解调后的软信息进行加权,该方法具体包括:
401、接收端对从无线信道接收的时域OFDM符号进行FFT变换,得到频域OFDM符号,获取该频域OFDM符号各子载波上的接收信号。
402、接收端根据频域OFDM符号各子载波上的接收信号,估算频域OFDM符号各子载波的信干噪比SINR值。
为了描述方便,后续将频域OFDM符号简称为OFDM符号。
具体的,第i个OFDM符号子载波k上的接收信号为:
则第i个频域OFDM符号子载波k的信干噪比:
则相应的第i个频域OFDM符号子载波k的信干噪比:
403、接收端利用频域OFDM符号各子载波的SNIR值和加权因子与SINR的函数关系,获取各子载波上的接收信号所对应的加权因子值。
其中,加权因子与SINR的函数关系为: 可以是任意一个关于的单调非递减函数,比如或者其中α>0,α为调整函数形状的参数。这样,干扰信号的估算功率值较高时,信噪比值就较低,此时,接收信号的可信度较低,所以加权因子值就较低;相反的,干扰信号的估算功率值较低时,信噪比值就较高,此时,接收信号的可信度较高,所以加权因子值就较高。
步骤404-405与步骤304-305相似,在此不再赘述。
本发明实施例接收端根据OFDM符号子载波k上窄带干扰信号的功率值,获取子载波k的信噪比值,然后根据加权因子与信噪比的函数关系,求得加权因子值。由于窄带干扰信号的能量值较大时,信噪比值会较小,相应的加权因子也较小,表示该子载波k上的接收信号的可信度低,所以加权因子值与解调后得到的软信息相乘后,会使归一化后的软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
图5示出了本发明又一实施例提供的窄带干扰的抑制方法流程图,该方法与图3所示方法的区别主要在于,接收端将加权因子值与接收信号相乘,该方法具体包括:
步骤501-503可以参照步骤301-303,在此不再赘述。
步骤504、接收端将各子载波上的接收信号所对应的加权因子值分别与各子载波上的接收信号进行加权。
步骤505、接收端对进行加权后的信号进行解调,得到软信息,然后对软信息进行解码,得到发送端发送的数据。
其中,“软判决信息”(简称“软信息”)是相对“硬判决信息”而言的。对于信号解调来说,硬判决信息为二元的判决结果,即1或者-1;而软判决信息表示了判决为1或者-1的置信度,比如软信息0.7相对于软信息0.3对“判1”具有更高的可靠度,软信息-0.7相对于软信息-0.3对“判-1”具有更高的可靠度,带有可靠度的判决信息用于信道解码时可以带来一定的增益。
本发明实施例接收端根据OFDM符号子载波k上窄带干扰信号的功率值,获取子载波k的信干比值,然后根据加权因子与信干比的函数关系,求得加权因子值。由于窄带干扰信号的能量值较大时,信干比值会较小,相应的加权因子也较小,表示该子载波k上的接收信号的可信度低,所以加权因子值与接收信号相乘后,会使归一化后的接收信号值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
同理,接收端也可以根据OFDM符号子载波k上干扰信号的功率值,获取子载波k的信噪比值,然后根据加权因子与信噪比的函数关系,求得加权因子值,然后将加权因子值与接收信号相乘,抑制接收信号中的干扰信号。
为了使本发明实施例描述的技术方案更加清楚,如下举实例进行说明:
取OFDM系统带宽为10MHz。子载波数为1024,其中768个为有效子载波,1个为直流空载,其余的留作两端的保护频带。信道编码采用(255,239)的RS码和(1/2,7)的卷积码级联,调制方式采用QPSK(四相相移键控信号,Quadrature Phase Shift Keying)。假定接收端能够实现理想的信号同步、理想的信道估计,信道解码采用软判决维特比译码。窄带干扰信号建模为GSM信号,数据率为270kbits/s,其它信号参数遵循相关标准,信道建模为AWGN信道或Vehicle A信道。OFDM系统应用本发明的窄带干扰的抑制方法,其中SIR的计算在P=40个OFDM符号中做平均;仿真中加权因子与SIR的函数关系为其中为噪声功率。这样,在SIR值比较小时,加权因子值随着SIR值的增大而增大;当SIR值比较大时,即SIR值大于时,加权因子值不再随着SIR值的变化而变化,而是保持恒定不变。
以系统的误比特率(bit error rate,BER)作为性能的评估标准,图6给出AWGN信道下,SIR=-5dB和SIR=0dB时无窄带干扰、存在窄带干扰但无抑制策略的OFDM系统以及采用本发明实施例提供的窄带干扰的抑制方法(简称干扰软擦除方法)的性能仿真结果图。从图中可以看出,采用本发明实施例提供的技术方案,能够有效的抑制窄带干扰对OFDM系统性能的影响。图7给出Vehicle A信道下,SIR=0dB和SIR=5dB时无窄带干扰、存在窄带干扰但无抑制策略的OFDM系统以及采用本发明实施例提供的窄带干扰的抑制方法(简称干扰软擦除方法)的性能仿真结果图,从图7中可以看出,采用本发明实施例提供的技术方案,在多径衰落信道下也具有较好的性能,并且在于扰比较强时效果更为明显。
参阅图8,本发明实施例提供一种窄带干扰抑制装置,其用于OFDM系统中,该装置具体包括:
干扰信号估算功率值获取单元801,用于获取OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;
加权因子确定单元802,用于根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和干扰信号估算功率值获取单元获取的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值;
擦除单元803,用于将加权因子确定单元所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
其中,
其中,第i个OFDM符号子载波k上接收信号中干扰信号的估算功率为|Ik|2;或者,第i个OFDM符号子载波k上接收信号中干扰信号的估算功率为:包括第i个OFDM符号在内的连续N个OFDM符号子载波k上接收信号中干扰信号的功率的平均值。
本发明实施例接收端根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系,确定OFDM符号子载波k上接收信号对应的加权因子值,并利用加权因子值与接收信号或者接收信号解调得到的软信息进行加权,由于干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为加权因子是干扰信号的估算功率的单调非递增函数,干扰信号的估算功率值较大时,加权因子值就会比较小,而加权因子值与接收信号或者接收信号解调后得到的软信息相乘,会使归一化后的接收信号值或者软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
本发明实施例提供一种网络系统,该系统包括:接收装置,其中,接收装置包括:窄带干扰抑制装置80,其包括干扰信号估算功率值获取单元801、加权因子确定单元802和擦除单元803,其中各单元的功能与图8所示实施例相同,在此不再赘述。
为了对从无线信道接收的时域信号进行FFT变化,该接收装置还包括:FFT变换单元804,用于对从无线信道接收的时域OFDM符号进行FFT变换,得到频域OFDM符号。其中,上述干扰信号估算功率值获取单元801具体用于获取频域OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值。
为了获取干扰信号的估算功率值,参阅图9,该接收装置还包括:信道估计单元805,用于根据OFDM符号子载波k上的接收信号,获取信道的估算结果窄带干扰抑制装置中的干扰信号估算功率值获取单元801,用于利用信道的估算结果调制信号的平均发射功率噪声功率根据和的相互独立性,利用如下公式确定带窄带干扰信号的估算功率|Ik|2的值:
或者,为了平滑噪声及调制信号幅度变化造成的影响,干扰信号估算功率值获取单元805,用于利用信道的估算结果调制信号的平均发射功率噪声功率根据和的相互独立性,利用上述公式确定带窄带干扰信号的|Ik|2值,然后利用公式获取包括第i个OFDM符号在内的连续N个OFDM符号子载波k上接收信号中干扰信号的|Ik|2值的平均值。
为了对接收信号进行解调,该接收装置还包括:解调单元806,用于对OFDM符号子载波k上的接收信号进行解调,得到软信息。
为了对软信息进行解码,该接收装置还包括:解码单元807,用于对软信息进行解码,得到发送端发送的数据。
本发明实施例提供的网络系统中的接收端根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系,确定OFDM符号子载波k上接收信号对应的加权因子值,并利用加权因子值与接收信号或者接收信号解调得到的软信息进行加权,由于干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为加权因子是干扰信号的估算功率的单调非递增函数,干扰信号的估算功率值较大时,加权因子值就会比较小,而加权因子值与接收信号或者接收信号解调后得到的软信息相乘,会使归一化后的接收信号值或者软信息值变小,这样可以抑制干扰信号。由于不是像现有技术那样仅对窄带内的幅度高于门限的所有信号都清0,而是直接利用与干扰功率相关的加权因子进行加权,所以既适用于处理窄带内的接收信号也适用于处理窄带外的接收信号,因此能够解决能量泄露问题,抑制泄露到宽带系统中窄带外的窄带干扰信号。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,例如只读存储器,磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的窄带干扰的抑制方法、接收装置及网络系统进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (11)
1.一种窄带干扰的抑制方法,其特征在于,包括:
获取正交频分复用OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;所述接收信号中的干扰信号是窄带干扰信号;
根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述接收信号中的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值;
将所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
5.一种窄带干扰抑制装置,其特征在于,包括:
干扰信号估算功率值获取单元,用于获取OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值;
加权因子确定单元,用于根据预定的干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系和所述干扰信号估算功率值获取单元获取的干扰信号的估算功率值,确定所述接收信号对应的加权因子值;所述干扰信号的估算功率与加权因子的函数关系为所述加权因子是所述干扰信号的估算功率的单调非递增函数;其中,所述单调非递增函数不是恒定值;
擦除单元,用于将所述加权因子确定单元所确定的加权因子值与所述接收信号或者所述接收信号解调后的软信息相乘,以便抑制所述接收信号中的干扰信号。
9.一种网络系统,其特征在于,包括:接收装置,所述接收装置包括权利要求6-8任一项所述的窄带干扰抑制装置。
10.根据权利要求9所述的网络系统,其特征在于,
所述接收装置还包括:
FFT变换模块,用于对从无线信道接收的OFDM符号进行FFT变换;
所述干扰抑制装置中的干扰信号估算功率值获取单元,具体用于获取FFT变换得到的OFDM符号中子载波k上接收信号中的干扰信号的估算功率值。
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