CN103095633A - Ofdm通讯系统中抵抗窄带干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，OFDM物理层通过干扰检测，获得当前系统所使用的信道内的干扰情况，MAC层根据物理层上报的干扰情况计算出可用的频谱资源对应的bitmap掩码并重新传递给物理层，物理层根据bitmap掩码，使用干扰回避方法，重新进行子载波映射，物理层通过用于动态交互bitmap掩码的帧结构实现在基站和终端之间的bitmap信息交互，终端根据新的bitmap掩码进行下行接收和上行发射，进行正常的通信流程。本发明可以有效抵抗窄带干扰，降低有扰环境下的系统FER，提高离散型子载波分配方式的性能，可以实现存在多种突发干扰情景下系统的正常通信。

Description

OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，涉及一种OFDM通讯系统抗干扰方法，尤其涉及一种OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术。OFDM多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

OFDM系统的物理层主要包括离散子载波分配方式和连续子载波分配方式，离散子载波分配方式通过子载波映射将物理上连续的子载波按照一定的映射关系映射为离散的逻辑子载波，进而形成逻辑子载波束以抵抗无线信道的频率选择性衰落；连续子载波分配方式为每个用户分配的子载波的物理编号都是连续的，在频率选择性衰落信道下，系统可以选择一组信道质量较好且连续的子载波束，为QoS等级高的用户优先提供可靠的通信质量。

离散子载波分配方式将子信道内每个子载波分布在整个可用带宽范围内，在频率选择性衰落信道下每个子信道的性能被平均化，不会像邻近子载波分配那样出现很差或很好的子信道；在每个子信道上一般只出现个别子载波的错误，可以通过前向纠错进行恢复。但当信道内存在较强的窄带干扰信号时，采用离散子载波分配方式的系统同样不可避免地出现译码错误。离散子载波分配方式使用频域分集提高系统抵抗信号强度较弱的窄带干扰，但实际应用中，窄带干扰信号功率具有不确定性，在较强的窄带干扰下，会大范围地提高信道内的底噪，以致OFDM对窄带干扰的抵抗能力、离散子载波分配方式的频率分集机制以及信道纠错编码技术均不能抵抗干扰，该信道仍为不理想的状态或不可用状态。

在连续子载波分配方式的应用中，基站需要得到各个用户的信道条件，然后统一分配资源，要求用户的信道条件比较稳定，不适合高速移动用户，也不适合用户数量较少且对数据速率要求极高的应用场景。连续子载波分配方式在频率选择性衰落信道下，更适合多用户调度的应用模式，为高优先级用户提供高等级的QoS，但在用户数量较少，连续子载波分配机制不能体现出性能的优势；同样也不能抵抗较强的窄带干扰信号。

上行链路中常采用反馈信道，以协助基站确定下行链路的发射参数，但在较强窄带干扰信号的干扰下，反馈信道传输信息的正确性将不能保证。需要一种具有较好鲁棒性的帧结构在基站和终端之间交互可用的频域资源。考虑需要实时视频传输业务场景下，用户数量较少且对数据可靠传输的要求极高。在较强的窄带干扰信号干扰下，虽然OFDM技术和频率分集技术可以抵抗窄带干扰，但离散子载波分配方式和连续子载波分配方式均可能出现译码错误，导致视频传输出现马赛克、停顿、抖动等，极大地影响业务的正常使用，不能满足用户对高质量视频服务的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，可以抵抗突发干扰。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，所述方法包括如下步骤：

在基站侧设置干扰检测帧，使用干扰检测方法检测信道中是否存在窄带干扰信号；

若存在窄带干扰信号，使用干扰回避方法对窄带干扰占据的频谱资源进行回避；

最后生成可用频谱资源的bitmap掩码，实现系统内部可用频谱资源的交互。

作为本发明的一种优选方案，S1、基站的MAC层分配干扰检测时间，在干扰检测时间内不调度数据；MAC层通知物理层进行干扰检测；

S2、基站的物理层检测OFDM通讯系统当前的干扰情况，得到当前信道的受干扰状态，判断信道是否可用，得到上行链路和下行链路中指示可用频谱资源的bitmap掩码；

S3、基站的物理层将干扰检测结果及所述bitmap掩码反馈至MAC层，MAC层根据干扰检测结果及所述bitmap掩码计算可用数据带宽，生成最终的bitmap掩码；并将最终的bitmap掩码传递给物理层，同时对系统的可用数据带宽进行调整；

S4、物理层根据MAC层传递回来的bitmap掩码进行组帧，生成包含bitmap掩码信息的下行子帧，并传输下行有效数据；

S5、终端接收到下行子帧后，通过解析得到下行bitmap掩码，进而解析得到上行bitmap掩码，得到上行链路使用的子载波及其映射关系，生成上行子帧；

S6、终端根据上行bitmap掩码，发送上行子帧；

S7、基站接收到终端的上行子帧，继续进行上下行数据的传输。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1具体包括：根据系统当前的误帧率、误码率信息，由基站侧发起干扰检测；基站MAC层分配干扰检测时间，确定干扰检测帧，即在基站正常运行状态下MAC层分配干扰检测帧，通过调度指定一个上行子帧用作干扰检测帧，在此干扰检测帧中不传输数据；同时MAC层通知物理层进行干扰检测，物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行解调，判断干扰信号对应的子载波位置；检测时间根据上行子帧的时间长度来确定，检测时间小于上行子帧的时间长度。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中，基站的MAC层分配干扰检测时间的方法为：当发起干扰检测时，基站不给当前小区内任何终端分配带宽，所有终端都不能在干扰检测时间内发送数据，或者在应用于载波侦听方式的系统中，通过信令通知所有用户在干扰检测时间里不得发送数据。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中检测OFDM通讯系统当前干扰情况的过程具体包括如下步骤：

在基站正常运行状态中，MAC层在收到上层模块发起的干扰检测指示后，通过调度将指定某一上行子帧用作干扰检测，不进行数据传输；

物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行分析，判断干扰信号对应的子载波位置，使用干扰检测算法计算干扰信号能量的大小，并确定系统当前的底噪大小；

物理层将干扰检测情况反馈给MAC层，MAC层计算可用的物理资源，可用的数据带宽，生成bitmap掩码，通知物理层按照bitmap掩码进行子载波映射。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中检测OFDM通讯系统当前干扰情况的过程具体包括如下步骤：

步骤S21，在干扰检测子帧内，物理层的将收到的数据进行FFT变换，进行累加求和后作为该位置处的干扰能量；

$P_k=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}10{\log }_{10}\frac{{[\frac{W(k,i)}{2^N}\×V_{\mathrm{AD}}]}^2}{\mathrm{\Ω}};$

式中，P_k是子载波的能量和；i是符号的序号，i＝0～m；m是参与能量计算的符号数；W是模数转换后子载波能量的量化值；N是模数转换模块的量化位数；V_AD是模数转换模块的工作电压；Ω是匹配阻抗；

步骤S22，对所有的载波能量进行求和，判断是否超过信道容忍的最大干扰能量值，若超过该值，认为此信道为不可用状态；

步骤S23，按照上下行的物理资源进行干扰统计，若资源块内总能量大于干扰门限值，则标记该资源块不可用；若某一子载波能量大于单个子载波的干扰门限值，也标记该资源块不可用；在子载波分配的过程中，被标记为不可用状态的资源块将不会被使用。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S4具体包括：物理层根据MAC层传递回来的bitmap掩码使用干扰回避方法完成子载波映射，根据bitmap掩码的帧结构进行组帧，生成包含bitmap掩码信息的下行子帧；

干扰回避方法包括上行链路的干扰回避、下行链路的干扰回避；

下行链路的干扰回避方法是：通过干扰检测得到可用的bitmap掩码；通过改变子载波映射中的重编号序列，将不可用的频率资源子集的编号排除，形成新的重编号序列，根据新的重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射；

上行链路的干扰回避方法是：上行链路使用的频域资源从上行链路传输的信息中获取，系统根据检测到的可用的频率资源信息，在生成下行bitmap掩码的同时，生成在物理上具有对应关系的上行bitmap掩码；上行链路根据bitmap掩码改变子载波映射中的重编号序列，根据重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S4中，物理层根据动态交互bitmap掩码的帧结构进行组帧；所述动态交互bitmap掩码的帧结构采用增强型的可用频域资源信息传输格式，对该区域使用全部数据子载波进行传输，且进行若干倍重复编码。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S5具体包括：终端接收到下行子帧后，通过帧控制头得到下行子帧的频域资源的bitmap掩码及媒体接入协议MAP，进而完成数据的解析；通过解析得到上行bitmap掩码，得到上行链路使用的子载波及其映射关系，生成上行子帧。

作为本发明的一种优选方案，所述方法增加对bitmap掩码的CRC校验码，保证终端或基站接收到正确的bitmap掩码。

作为本发明的一种优选方案，所述方法进一步包括：对除了帧控制头之外的其它控制信道区域及下行数据区域，使用由bitmap掩码定义的频率资源进行传输；在终端侧译码时，采用等增益软合并译码方法，即将软判决后结果进行算术平均，再进行译码。

与现有技术相比，本发明提出的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法有益效果在于：

1)本发明根据设计的动态干扰感知流程，在基站侧设置干扰检测子帧，使用干扰检测方法检测信道中是否存在窄带干扰信号；若存在窄带干扰信号，使用干扰回避方法对窄带干扰占据的频谱资源进行回避；最后生成bitmap掩码，通过可用于动态交互bitmap掩码的帧结构实现系统内部可用频谱资源的交互，可以有效抵抗窄带干扰，降低有扰环境下的系统FER，提高离散型子载波分配方式的性能，可以实现存在多种突发干扰情景下系统的正常通信。本发明采用干扰回避方法的子载波分配机制不同于传统的子载波分配机制，在实际应用中，窄带干扰信号具有不确定性，以致OFDM对窄带干扰的抵抗能力、离散子载波分配方式的频率分集能力以及信道纠错编码技术均不能完全抵抗干扰；而本发明不使用窄带干扰信号影响的频谱区域进行通信，尤其适用在需要高等级QoS或实时视频传输的系统中。

2)通过干扰检测识别可用的频域资源，对子载波进行重新映射以重新安排可用的频谱资源，使用动态交互频域资源的方法在系统内部建立新的传输信道。虽然这种方式将会减少可用的子载波数量，直接降低系统的吞吐量指标，但是可以带来更高的服务质量，从根本上减少窄带干扰对系统的影响。

3)本发明采用干扰回避方法的子载波分配机制不同于传统的子载波分配机制，在实际应用中，窄带干扰信号具有不确定性，以致OFDM对窄带干扰的抵抗能力、离散子载波分配方式的频率分集能力以及信道纠错编码技术均不能完全抵抗干扰；而本发明不使用窄带干扰信号影响的频谱区域进行通信，尤其适用在需要高等级QoS或实时视频传输的系统中。

4)本发明提出的动态交互bitmap掩码的帧结构，具有较强的鲁棒性，可以实现在系统内部的可用频谱资源的交互。

5)本发明提出的动态干扰感知流程，可以在两帧内完成，可以显著降低干扰信号的影响，快速恢复系统正常通信。

6)本发明具有普遍适用性，不受限于信号调制方式等无线通信系统的具体参数，可以使用于基于OFDM技术的无线通信系统。

7)本发明提出的抵抗窄带干扰的方法复杂度低，可以在不影响系统关键架构的基础上实施。

附图说明

图1是本发明方法中的流程图；

图2是本发明方法中的干扰检测流程图；

图3是本发明方法中的动态交互bitmap掩码的帧结构示意图；

图4是本发明方法中的干扰检测时间示意图；

图5是本发明方法中的接收机底噪确认方法示意图；

图6是基于下行PUSC-ASCA的回避方法的模拟电视频谱与物理簇的对应关系示意图；

图7是基于上行PUSC的干扰回避方法的模拟电视频谱与物理子信道的对应关系示意图；

图8是动态交互bitmap掩码新的帧格式示意图；

图9是帧前缀格式示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本实施例采用IEEE802.16-2005标准的通信系统对发明方法进行说明。

根据系统当前的误帧率、误码率等信息，基站选择是否进行干扰检测。通过干扰检测可以得到新的可用频域资源信息，以保证数据的有效传输；基站通过下行子帧中的FCH将bitmap掩码传递给终端，由此建立新的数据连接。请参阅图1，本发明抵抗窄带干扰的方法具体包括如下步骤：

【步骤S1】根据系统当前的误帧率、误码率信息，由基站侧发起进行干扰检测，基站MAC层分配干扰检测时间，确定干扰检测帧，即在基站正常运行状态下，MAC层在收到上层模块发起的干扰检测指示后，通过调度指定的上行子帧用作干扰检测，在干扰检测帧中不调度数据，同时MAC层通知物理层进行干扰检测，物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行分析，判断干扰信号对应的子载波位置，检测时间根据上行子帧的时间长度来确定，但需要小于上行子帧的时间长度。

【步骤S2】基站物理层使用干扰检测算法，检测干扰情况，系统先对干扰检测时间内接收到的数据做AD转换、FFT变换及累加求和，将所有子载波按照能量大小排序并分为三组，将能量最低的一组作为底噪并载入经仿真或实验得到的干扰温度门限，在所有的子载波中，能量超过底噪数值与干扰温度门限和的被标记为不可用的子载波；以物理上的子信道为单位进行能量判断，若总能量大于预设的子信道干扰温度门限，标记该子信道为不可用状态，若信道可用，得到上行链路和下行链路中指示可用频谱资源的bitmap掩码(如图3所示)。

【步骤S3】基站物理层将bitmap掩码送交MAC层进行判断，MAC层根据高层信息对bitmap掩码做再判断并生成最终的bitmap掩码，传递给物理层，同时对系统的可用数据带宽进行调整。

【步骤S4】物理层根据MAC层传递回来的bitmap掩码使用干扰回避方法完成子载波映射，根据动态交互bitmap掩码的帧结构进行组帧，生成包含bitmap掩码信息的下行子帧。干扰回避方法包括上、下行链路的干扰回避。

下行链路的干扰回避方法包括：使用基于下行离散子载波分配方式的回避方法得到的可用资源，通过干扰检测得到可用的bitmap掩码，将其中不可用的频率资源子集的使能标记为0；通过改变子载波映射中的重编号序列，将bitmap掩码中使能为0的频率资源子集的编号排除，形成新的重编号序列；根据新的重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射。

上行链路的干扰回避方法包括：上行链路使用的频域资源从上行链路传输的信息中获取，系统根据检测到的可用的频率资源信息，在生成下行bitmap掩码的同时，生成在物理上具有对应关系的上行bitmap掩码；上行链路根据bitmap掩码改变子载波映射中的重编号序列，根据重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射。

【步骤S5】终端接收到下行子帧后，通过帧控制头FCH(Frame ControlHeader)得到频域资源掩码及媒体接入协议MAP(Media Access Protocol)等信息，通过解析得到下行bitmap掩码，得到下行数据使用的子载波及其映射关系，进而完成有效数据的解析；通过解析得到上行bitmap掩码，可以得到上行链路使用的子载波及其映射关系，生成上行子帧；终端根据上行bitmap掩码，发送上行子帧。

【步骤S6】终端根据频域资源掩码，发送上行子帧。

【步骤S7】基站接收到终端的上行子帧，继续进行上下行数据的传输。

参看图2，本发明方法中的干扰检测流程如下：在基站正常运行状态中，MAC层在收到上层模块发起的干扰检测指示后，通过调度将指定某一上行子帧用作干扰检测，不进行数据传输。而后，物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行分析，判断干扰信号对应的子载波位置，使用干扰检测算法计算干扰信号能量的大小，并确定系统当前的底噪大小。最后，物理层将干扰检测情况反馈给MAC层，MAC层计算可用的物理资源，可用的数据带宽，生成bitmap掩码，通知物理层按照bitmap掩码进行子载波映射。

基站发起的干扰检测时间如图4所示，为进行干扰检测并且不影响系统的正常通信，需要在干扰检测过程中改变下行子帧和上行子帧的使用方法。当发起干扰检测时，基站调度某一上行子帧为干扰检测子帧，不允许任何终端在当前时间发送数据。

在干扰检测过程中，首先需要确定系统当前的底噪大小，然后将干扰扫描得到的信号能量与累加底噪的干扰门限相比较，判断是否存在干扰信号。

接收机底噪计算的方法如图5所示，在PUSC方式下的1024个子载波中，去除左右两边的保护频带，上行和下行均有840个可用子载波，底噪可以通过统计840个可用子载波的能量分布来确定。在接收机内将840个子载波位置的扫描值按能量大小进行排序，根据能量大小分成三组，其中能量最小的一组被认为是底噪。这样可以适应外界电磁环境的变化，实时判断当前系统中的噪声能量。

干扰温度门限可以由计算机仿真的方法进行确定，也可以根据实际测量得到。本实施方法中选择干扰温度门限为20dB，即当干扰扫描得到的信号能量大于底噪超过20dB时采用回避方法消除干扰。在实验室环境中，首先建立基站和终端的网络通信，在上下行链路中传输大数据量的业务，然后在链路中加入预设的干扰，观察此时系统是否有HCS或CRC错误，以出现错误时的干扰信号强度作为系统可忍受的最大干扰值。将最大干扰值减去底噪的平均值，可以得到最大的干扰温度门限。在实际使用中，需要考虑干扰检测中存在的误差，实际的干扰温度门限设置应该小于测量得到的最大值。在计算机仿真中，可以预设底噪值，以误比特率或误帧率作为判断干扰温度门限的方法。由PUSC模式下子载波的分配特点，可以在一个基本的物理资源单位内进行干扰门限的仿真，得到更精细的干扰温度门限值。仿真过程中应该考虑不同调制方式下的信号特点，对得到的门限值进行修正。

在实际环境中，干扰信号并不像模拟电视信号分布在固定的载频范围内，将会以随机的方式出现，所以需要一种具有普遍适用性的干扰检测算法，以适应电磁环境的变化特点。

在PUSC模式下，工业界推荐的最小下行与上行的符号比例为35∶12，那么在基站进行干扰检测时，应当以12个符号时间作为最大的干扰统计时间，以适应多种上下行比例情况下的应用，本文中选取10个符号时间作干扰统计。干扰检测算法的实现过程如下：

第一步，在干扰检测子帧内，物理层的将收到的数据进行FFT变换，统计840个子载波位置处连续10个符号的能量，进行累加求和后作为该位置处的干扰能量。

$P_k=\underset{i=0}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}10{\log }_{10}\frac{{[\frac{W(k,i)}{2^N}\×V_{\mathrm{AD}}]}^2}{\mathrm{\Ω}}$

式中，Pk是子载波的能量和；i是符号的序号，i＝0～9；W是模数转换后子载波能量的量化值；N是模数转换模块的量化位数；VAD是模数转换模块的工作电压；Ω是匹配阻抗。

第二步，对所有的载波能量进行求和，判断是否超过信道容忍的最大干扰能量值，若超过该值，认为此信道为不可用状态。

第三步，按照上下行的物理资源进行干扰统计，下行以物理簇为单位，包括14个连续的子载波，上行以物理子信道为单位，包括24个连续的子载波。若资源块内总能量大于干扰门限值，则标记此资源块不可用；若某一子载波能量大于单个子载波的干扰门限值，也标记此资源块不可用。在子载波分配的过程中，被标记为不可用状态的资源块将不会被使用。

干扰回避方法包括基于下行PUSC-ASCA的回避方法、基于上行PUSC的干扰回避。

基于下行PUSC-ASCA的回避方法：

基于下行PUSC的回避方法得到的可用资源以“组”为单位进行使用。通过干扰检测可以得到可用的bitmap掩码，将其中不可用的物理簇的使能标记为0。通过改变802.16-2005标准中Table 443定义的重编号序列，将bitmap掩码中使能为0的物理簇的编号排列至末尾，形成新的重编号序列。根据新的重编号序列，完成物理簇到逻辑簇的映射。在存在模拟电视的环境中，模拟电视频谱与物理簇的对应关系如图6所示；

由图6可以得到DL_bitmap＝0xF80FFFFF_FFF8FFF8。基于PUSC-ASCA的回避方法是在PUSC回避方法的基础上，在每个组中使用标准中Table 443给出的重编号序列进行子载波到子信道的映射，那么下行子载波的映射粒度可以以子信道为单位。下面描述具体的子载波分配方法：

第一步，从1024个子载波中去除保护间隔和直流子载波，余下的840个数据子载波按序号从低到高顺序排列，每14个连续子载波为一组，共有60组物理簇。每个物理簇用一个使能位表示，如果该物理簇有干扰则将使能位置0，否则将使能位置1。

第二步，改变标准中Table 443定义的重编号序列，将DL_bitmap中使能为0的物理簇的编号排列至末尾，形成新的重编号序列。

802.16-2005标准中Table 443中定义的重编号序列为：{6，48，37，21，31，40，42，56，32，47，30，33，54，18，10，15，50，51，58，46，23，45，16，57，39，35，7，55，25，59，53，11，22，38，28，19，17，3，27，12，29，26，5，41，49，44，9，8，1，13，36，14，43，2，20，24，52，4，34，0}。

需要调整的物理簇共13个，编号为：5，6，7，8，9，10，11，41，42，43，57，58，59。

干扰回避的重编号序列为：{48，37，21，31，40，56，32，47，30，33，54，18，15，50，51，46，23，45，16，39，35，55，25，53，22，38，28，19，17，3，27，12，29，26，49，44，1，13，36，14，2，20，24，52，4，34，0，5，6，7，8，9，10，11，41，42，43，57，58，59}。

第三步，根据新的重编号序列，完成物理簇到逻辑簇的映射。

基于上行PUSC的干扰回避：

基于上行PUSC的回避方法得到的可用资源以“子信道”为单位进行使用。将由干扰检测得到的bitmap掩码的每个比特位相加，计算出可用的物理子信道个数Nused。从802.16-2005标准中Table 456定义的重编号序列中删除大于Nused-1的编号，生成新的重编号序列。按照新的重编号序列完成物理束到逻辑束的映射，并分配到每个子信道中。在存在模拟电视的环境中，模拟电视频谱与物理子信道的对应关系如图7所示；

由图7可以得到UL_bitmap＝0x00000007_0FFFF9FC。根据802.16-2005标准对上行PUSC的定义，基于上行PUSC的回避方法得到的可用资源将以子信道为单位进行使用。下面描述具体的子载波分配方法：

第一步，从1024个子载波中去除保护间隔和直流子载波，余下的840个数据子载波按从低到高顺序排列，每24个连续子载波为一组，共35组。每组载波构成一个物理子信道。每个物理子信道用一个使能位表示，如果该信道有干扰且超过干扰门限值则将物理子信道使能置0，否则将物理子信道使能置1。

第二步，将UL_bitmap的每个比特位相加，计算出可用的物理子信道个数Nused。由图7可得可用的子信道数Nused＝27，不可用的子信道数为8个。

第三步，根据UL_bitmap的指示，从重编号序列中去除大于Nused-1的编号，生成新的重编号序列。

重编号排序列为：{11，19，12，32，33，9，30，7，4，2，13，8，17，23，27，5，15，34，22，14，21，1，0，24，3，26，29，31，20，25，16，10，6，28，18}。

根据上述的规则，将大于26的序号删除，得到干扰回避对应的重编号序列为：{11，19，12，9，7，4，2，13，8，17，23，5，15，22，14，21，1，0，24，3，26，20，25，16，10，6，18}。

第四步，按照新的重编号序列完成物理束到逻辑束的映射，并分配到每个子信道中，在这个过程中就排除了不可用的物理束。

基站与终端之间必须可靠地传输指示可用频率资源的bitmap掩码，且信息的交互必须能够忍受一定程度的干扰。动态交互bitmap掩码的帧结构采用了新的下行帧前缀格式，对帧前缀进行3倍重复编码，提高抵抗干扰的能力。动态交互bitmap掩码的帧结构和下行帧前缀格式分别如图8、图9。这样新的帧前缀格式共计有144bit，使用QPSK1/2编码，将会占用3个时隙，经过重复10倍编码后，共计占用30个时隙。根据标准规定的重复编码方案，将经过编码后的数据中每个时隙的48bit分别复制10份填满10个时隙，生成新的FCH结构，即第一个待映射的时隙复制10份后映射到第0～9个时隙，第二个待映射的时隙复制10份后映射到第10～19个时隙，第三个待映射的时隙复制10份后映射到第20～29个时隙。

下行子帧中前三个符号将使用标准中规定的子载波映射方法，之后的MAP信息和数据部分使用基于干扰回避的子载波映射方法。在终端侧译码时，采用等增益软合并译码方法，即将软判决后结果进行算术平均，再进行译码，这样可以提高FCH正确传输。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (11)

1.一种OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在基站侧设置干扰检测帧，使用干扰检测方法检测OFDM通讯系统信道中是否存在窄带干扰信号；

若存在窄带干扰信号，使用干扰回避方法对窄带干扰占据的频谱资源进行回避；

最后生成可用频谱资源的bitmap掩码，实现系统内部可用频谱资源的交互。

2.根据权利要求1所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S1、基站的MAC层分配干扰检测时间，在干扰检测时间内不调度数据；MAC层通知物理层进行干扰检测；

S2、基站的物理层检测OFDM通讯系统当前的干扰情况，得到当前信道的受干扰状态，判断信道是否可用，得到上行链路和下行链路中指示可用频谱资源的bitmap掩码；

S3、基站的物理层将干扰检测结果及所述bitmap掩码反馈至MAC层，MAC层根据干扰检测结果及所述bitmap掩码计算可用数据带宽，生成最终的bitmap掩码；并将最终的bitmap掩码传递给物理层，同时对系统的可用数据带宽进行调整；

S4、物理层根据MAC层传递回来的bitmap掩码进行组帧，生成包含bitmap掩码信息的下行子帧，并传输下行有效数据；

S5、终端接收到下行子帧后，通过解析得到下行bitmap掩码，进而解析得到上行bitmap掩码，得到上行链路使用的子载波及其映射关系，生成上行子帧；

S6、终端根据上行bitmap掩码，发送上行子帧；

S7、基站接收到终端的上行子帧，继续进行上下行数据的传输。

3.根据权利要求2所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S1具体包括：根据系统当前的误帧率、误码率信息，由基站侧发起干扰检测；基站MAC层分配干扰检测时间，确定干扰检测帧，即在基站正常运行状态下MAC层分配干扰检测帧，通过调度指定一个上行子帧用作干扰检测帧，在此干扰检测帧中不传输数据；同时MAC层通知物理层进行干扰检测，物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行解调，判断干扰信号对应的子载波位置；检测时间根据上行子帧的时间长度来确定，检测时间小于上行子帧的时间长度。

4.根据权利要求2所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S1中，基站的MAC层分配干扰检测时间的方法为：当发起干扰检测时，基站不给当前小区内任何终端分配带宽，所有终端都不能在干扰检测时间内发送数据，或者在应用于载波侦听方式的系统中，通过信令通知所有用户在干扰检测时间里不得发送数据。

5.根据权利要求2所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S2中检测OFDM通讯系统当前干扰情况的过程具体包括如下步骤：

在基站正常运行状态中，MAC层在收到上层模块发起的干扰检测指示后，通过调度将指定某一上行子帧用作干扰检测，不进行数据传输；

物理层在指定帧的上行时间对接收到的信号进行分析，判断干扰信号对应的子载波位置，使用干扰检测算法计算干扰信号能量的大小，并确定系统当前的底噪大小；

物理层将干扰检测情况反馈给MAC层，MAC层计算可用的物理资源，可用的数据带宽，生成bitmap掩码，通知物理层按照bitmap掩码进行子载波映射。

6.根据权利要求5所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S2中干扰检测算法具体包括如下步骤：

步骤S21，在干扰检测子帧内，物理层的将收到的数据进行FFT变换，进行累加求和后作为该位置处的干扰能量；

$P_k=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}10{\log }_{10}\frac{{[\frac{W(k,i)}{2^N}\×V_{\mathrm{AD}}]}^2}{\mathrm{\Ω}};$

式中，P_k是子载波的能量和；i是符号的序号，i＝0～m；m是参与能量计算的符号数；W是模数转换后子载波能量的量化值；N是模数转换模块的量化位数；V_AD是模数转换模块的工作电压；Ω是匹配阻抗；

步骤S22，对所有的载波能量进行求和，判断是否超过信道容忍的最大干扰能量值，若超过该值，认为此信道为不可用状态；

步骤S23，按照上下行的物理资源进行干扰统计，若资源块内总能大于干扰门限值，则标记该资源块不可用；若某一子载波能量大于单个子载波的干扰门限值，也标记该资源块不可用；在子载波分配的过程中，被标记为不可用状态的资源块将不会被使用。

7.根据权利要求2所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S4具体包括：物理层根据MAC层传递回来的bitmap掩码使用干扰回避方法完成子载波映射，根据bitmap掩码的帧结构进行组帧，生成包含bitmap掩码信息的下行子帧；

干扰回避方法包括上行链路的干扰回避、下行链路的干扰回避；

下行链路的干扰回避方法是：通过干扰检测得到可用的bitmap掩码；通过改变子载波映射中的重编号序列，将不可用的频率资源子集的编号排除，形成新的重编号序列，根据新的重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射；

上行链路的干扰回避方法是：上行链路使用的频域资源从上行链路传输的信息中获取，系统根据检测到的可用的频率资源信息，在生成下行bitmap掩码的同时，生成在物理上具有对应关系的上行bitmap掩码；上行链路根据bitmap掩码改变子载波映射中的重编号序列，根据重编号序列，完成频率资源子集到逻辑资源子集的映射。

8.根据权利要求7所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S4中，物理层根根据动态交互bitmap掩码的帧结构进行组帧；所述动态交互bitmap掩码的帧结构采用增强型的可用频域资源信息传输格式，对该区域使用全部数据子载波进行传输，且进行若干倍重复编码。

9.根据权利要求2所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述步骤S5具体包括：终端接收到下行子帧后，通过帧控制头得到下行子帧的频域资源的bitmap掩码及媒体接入协议MAP，进而完成数据的解析；通过解析得到上行bitmap掩码，得到上行链路使用的子载波及其映射关系，生成上行子帧。

10.根据权利要求1至9之一所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述方法增加对bitmap掩码的CRC校验码，保证终端或基站接收到正确的bitmap掩码。

11.根据权利要求1至9之一所述的OFDM通讯系统中抵抗窄带干扰的方法，其特征在于：

所述方法进一步包括：对除了帧控制头之外的其它控制信道区域及下行数据区域，使用由bitmap掩码定义的频率资源进行传输；在终端侧译码时，采用并译码方法，提高系统抵抗干扰的能力。

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