CN103581092B - 一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置。其中的方法包括：对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，得到调制后的OFDM‑NMSK单边带信号；根据调制后的OFDM‑NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；建立至少包括各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；当需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。应用本发明可以在有效降低认知无线电带外干扰的同时提升系统性能。

Description

一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置。

背景技术

在传统的无线通信技术领域中，频谱分配制度为固定频谱分配。为避免不同系统间的干扰，无线电管理部门对无线电频谱资源进行统一的管理，通过给不同系统颁发无线电频谱使用牌照的形式来为各个系统分配特定的频段，从而将频谱分为授权频段和非授权频段两个部分，授权频段一般只被相应的授权用户（LU，License User）使用，而不会被其他非授权用户使用。

但是，近年来随着无线通信业务的飞速发展，频谱资源也变得越来越紧缺，因此频谱资源的稀缺已经成为制约无线通信未来发展的主要瓶颈之一。传统的固定无线电频谱分配的方式虽然避免了不同系统间的干扰，但对频谱资源利用状况的测量结果表面，授权用户对其授权频谱的实际利用率一般都很低，大量授权的无线频谱处于被闲置或者利用率极低的状态。

为了提高授权频谱的实际利用率以缓解频谱资源日益紧张的局面，认知无线电（CR，Cognitive Radio）技术受到了越来越广泛的关注。认知无线电技术的基本思想是先通过无线频谱感知获知各个授权用户的空闲频谱资源，然后在不影响授权用户正常通信的前提下，未被授权的用户，即认知用户（CU，Cognitive User）设备可利用上述空闲的授权频谱资源进行通信，上述被CU设备利用的空闲的授权频谱资源可称之为认知频段。

在现有的正交频分复用（OFDM）认知系统中，当认知系统在其占用的窄带授权频段（即认知频段）上侦测到窄带授权业务的存在，即该频段的授权用户需要或正在使用该窄带授权频段传输窄带授权业务时，为了不影响该授权用户的正常通信，OFDM认知系统将关闭在该窄带授权频段上工作的相应子载波。然而，若仅关闭在该窄带授权频段上工作的相应子载波，则由于OFDM认知系统中的各子载波的功率谱带外衰减比较缓慢，因此该窄带授权频段两侧的相邻子载波在此窄带授权频段上所产生的泄露功率依然较强，从而仍然容易对授权用户的正常通信造成严重干扰。

现有技术中一般可通过下述的两种方法来降低认知无线电的带外干扰：

第一种方法：时域加窗滤波方法。在该方法中，将在OFDM基带信号的输出端增加一个窗滤波器（例如，余弦窗、汉明窗等），从而抑制授权频段两侧的子载波的带外干扰。

第二种方法：频域主动干扰消除（AIC）方法。在该方法中，将在被关闭的子载波两侧插入AIC子载波，利用最小均方方法使子载波的带外功率泄露最小化，最终达到最小化带外功率的目的。

然而，在上述的第一种方法中，虽然通过窗滤波器可以抑制带外干扰，但增加窗滤波器的同时也将展宽信号，因此为了满足授权频段干扰消除要求，所关闭的子载波带宽仍然较大。另外，由于信号的展宽，为了保证原有的传输效率不变，则还必然需要减小保护间隔长度，因而有可能导致子载波的正交性被破坏，带来载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI），从而造成认知系统性能下降。

而在上述的第二种方法中，虽能可以有效抑制带外干扰，但是为了获取两侧插入AIC子载波上的权值，需要进行大量的矩阵运算，从而将给认知系统带来极大的负担，降低系统的性能。

综上可知，由于现有技术中的降低认知无线电带外干扰的方法具有如上所述的缺点，因此如何在有效降低认知无线电带外干扰的同时提升系统性能，是本领域中亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置，从而可以在有效降低认知无线电带外干扰的同时提升系统性能。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种降低认知无线电带外干扰的方法，该方法包括：

对OFDM基带信号进行N重最小频移键控NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号；

根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；

建立至少包括各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；

当需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；

根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

本发明还提供了一种降低认知无线电带外干扰的装置，该装置包括：信号调制模块、带宽确定模块、数据库模块、系数选取模块和执行模块；

所述信号调制模块，用于对OFDM基带信号进行N重最小频移键控NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号；将调制后的OFDM-NMSK单边带信号发送给所述带宽确定模块；

所述带宽确定模块，用于根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；将各认知频段的干扰消除要求、各个加窗系数以及与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽发送给所述数据库模块；

所述数据库模块，用于建立并存储至少包括各认知频段的干扰消除要求、加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；

所述系数选取模块，用于当认知用户设备需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述数据库模块中存储的干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；将选定的加窗系数发送给所述执行模块；

所述执行模块，用于根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

由上述技术方案可见，本发明由于可对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号，并预先建立至少包括各认知频段的干扰消除要求、加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表，然后根据认知频段的干扰消除要求查询干扰消除关闭数据表以选定加窗系数，再根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波，因而可以将NMSK编码调制方法与时域加窗方法相结合，从而可在有效降低认知无线电带外干扰的同时提升系统性能。

附图说明

图1为本发明实施例中的降低认知无线电带外干扰的方法的流程图。

图2为本发明实施例中的NMSK编码调制装置的示意图。

图3为本发明实施例中的NMSK解码装置的示意图。

图4为本发明实施例中的仿真结果示意图。

图5是本发明实施例中的降低认知无线电带外干扰的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中的降低认知无线电带外干扰的方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例中的降低认知无线电带外干扰的方法包括如下所述步骤：

步骤101，对OFDM基带信号进行N重最小频移键控（NMSK）编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带（SSB）信号。

在本步骤中，为了有效地增大各个子载波信号的带外衰减，将对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号。

在本发明的具体实施例中，可以使用多种方法对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，以下将以其中的一种调制方法为例进行详细的介绍。

例如，图2为本发明实施例中的NMSK编码调制装置的示意图。如图2所示，在本发明的具体实施例中，所述NMSK编码调制装置包括：连续相位编码（CPE）单元21、映射单元22和波形生成单元23。因此，通过上述NMSK编码调制装置，可先对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号，然后再根据调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号，最终得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号。

较佳的，在本发明的具体实施例中，上述的步骤101可通过如下所述的步骤来实现：

步骤1011，通过CPE单元对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行编码转换，得到相应的CPE信号。

在本步骤中，所述OFDM基带信号通过CPE单元进行编码转换后，可得到CPE信号。

例如，以图2中所示的所述OFDM基带信号中的第k路子载波的第i路第n时刻的MSK信号进行编码转换为例，如图2所示，所述通过CPE单元进行编码转换之后，将得到CPE信号和

其中，图2中所示的表示延迟T时刻输出，表示异或操作，表示编码转换中的中间变量，且

步骤1012，通过映射单元对所述CPE信号进行映射操作，得到相应的映射信号。

在本步骤中，可通过映射单元对所述CPE信号进行映射操作，以得到相应的映射信号。

例如，以图2中所示的CPE信号为例，如图2所示，CPE信号和通过映射单元进行映射操作后，将得到相对应的映射信号和

较佳的，所述映射信号和和CPE信号之间的映射操作可通过如下所述的公式（1）表示：

$(U_{1,n}^{(k,i)},U_{2,n}^{(k,i)})=\left\{\begin{array}{cc}\left(\mathrm{1,0}\right),& a_n^{(k,i)}=0,b_n^{(k,i)}=0\\ (-\mathrm{1,0}),& a_n^{(k,i)}=0,b_n^{(k,i)}=1\\ \left(\mathrm{0,1}\right),& a_n^{(k,i)}=1,b_n^{(k,i)}=0\\ (0,-1),& a_n^{(k,i)}=1,b_n^{(k,i)}=1\end{array}\right.---\left(1\right)$

步骤1013，通过波形生成单元对所述映射信号进行波形生成操作，得到调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号。

在本步骤中，可通过波形生成单元对所述映射信号进行波形生成操作，并最终得到调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号。

例如，以图2中所示的映射信号为例，如图2所示，所述映射信号和通过波形生成单元后，可得到调制后的第k路NMSK（SSB）子载波信号中第i路第n时刻的MSK信号然后，根据第k路NMSK（SSB）子载波信号中的各路MSK信号，即可获得调制后的第k路NMSK（SSB）子载波信号（图2中未示出）。依此类推，即可最终得到调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号。其中，t表示时间变量。

较佳的，图2中所示的可通过如下所述的公式来表示：

$S(t,{\mathrm{\γ}}_n^{(k,i)})=A(2^{i-1}{U}_{1,n}^{(k,i)}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{1}t}+2^{i-1}{U}_{2,n}^{(k,i)}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{2}t})g(t-\mathrm{nT})---\left(2\right)$

基于上式，较佳的，所述调制后的第k路NMSK（SSB）子载波信号可通过如下所述的公式来表示：

$S_{\mathrm{NMSK}\left(\mathrm{SSB}\right)}^{\left(k\right)}\left(t\right)=(W_{1,n}^{\left(k\right)}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{1}t}+W_{2,n}^{\left(k\right)}{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_{2}t})g(t-\mathrm{nT})---\left(3\right)$

其中，

$(W_{1,n}^{\left(k\right)},W_{2,n}^{\left(k\right)})=A({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{2}^{i-1}{U}_{1,n}^{(k,i)},{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{2}^{i-1}{U}_{2,n}^{(k,i)})---\left(4\right)$

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& 0\&le;t<T\\ 0,& T\&le;t\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，和分别表示在载频f₁、f₂上对应的取值，表示第k路NMSK（SSB）子载波信号，A表示基本幅度，T表示OFDM符号间隔，N表示OFDM基带信号中的子载波信号的数目。在本发明中的OFDM-NMSK(SSB)认知系统中，在进行上述NMSK编码调制的过程中，将一路子载波扩展成了两路子载波（例如，图2中所示的通过CPE单元进行编码转换之后，得到了CPE信号和扩展后的子载波可称为扩展子载波，且任意两路相邻扩展子载波的频率间隔均为1/2T，因此，设f₁、f₂为任意两路相邻扩展子载波的频率，则f₂-f₁=1/2T。

通过上述的步骤1011～1013，即可对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号。

步骤1014，根据调制后的各个NMSK（SSB）子载波信号，得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号（图2中未示出）。

例如，在本发明的具体实施例中，可根据调制后的N个NMSK（SSB）子载波信号并通过如下所述的公式，得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号S_{OFDM-NMSK(SSB)}(t)：

$S_{\mathrm{OFDM}-\mathrm{NMSK}\left(\mathrm{SSB}\right)}\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{S}_{\mathrm{NMSK}\left(\mathrm{SSB}\right)}^{\left(k\right)}\left(t\right)e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;kt}}{T}}---\left(6\right)$

由于调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号中的各个NMSK（SSB）子载波信号在实数域上相互正交，即满足如下公式：

0≤k,l<N且k≠l （6）

其中，表示取实操作。

令公式（3）中的f₁＝0，则调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号S_{OFDM-NMSK(SSB)}(t)可以进一步表示为：

$S_{\mathrm{OFDM}-\mathrm{NMSK}\left(\mathrm{SSB}\right)}\left(t\right)=\underset{v=0}{\overset{2N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{v,n}g(t-\mathrm{nT})e^{\frac{j2\mathrm{\&pi;vt}}{2T}}---\left(7\right)$

其中,且， $(V_{2k,n},V_{2k+1,n})=(W_{1,n}^{\left(k\right)},W_{2,n}^{\left(k\right)})---\left(8\right)$

其中，v表示OFDM扩展子载波的索引号，k表示NMSK子载波的索引号，表示向下取整，V_v,n表示第n时刻第v路OFDM扩展子载波的输入信号。

由上可知，通过上述的步骤1011～1014，即可对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，从而得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号。

较佳的，在本发明的具体实施例中，接收端在接收到上述调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号之后，即可对该调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号进行解调，从而得到被调制前的OFDM基带信号。

例如，当接收端所接收到的调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号为S_{OFDM-NMSK(SSB)}(t)时，可根据如下所述的公式即可得到第n时刻第v路OFDM扩展子载波的输入信号V_v,n：

然后，通过NMSK解码装置对所述V_v,n进行解码，即可得到OFDM基带信号中的第k路子载波的第i路MSK信号

图3为本发明实施例中的NMSK解码装置的示意图。如图3所示，所述NMSK解码装置包括CPE译码单元31和门限判决单元32。其中，将V_v，n通过反CPE译码单元进行CPE译码后，可得到ΔV_n。其中，ΔV_n为的可能取值为±2A，±2×3A，…，±2×(2^N-1)A。而基于最大似然准则，其抽样判决器的门限电平选择值设为0，±2×2A，…，±2×(2^N-2)A。因此，将所述ΔV_n通过门限判决单元之后，即可得到OFDM基带信号中的第k路子载波的第i路MSK信号

相对于未进行NMSK编码调制OFDM基带信号来说，本发明中的经过NMSK编码调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号在频谱特性上具有很大的优势，各个子载波信号将具有很大的带外衰减。

图4为本发明实施例中的仿真结果示意图。如图4所示，根据仿真结果可知，在关闭相同子载波的情况下，经过NMSK编码调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号相对于未进行NMSK编码调制OFDM基带信号，在带外衰减方面至少具有20dB以上的增益，因此将大大降低认知频段两侧的相邻子载波在认知频段上所产生的泄露功率，从而大大减轻对授权用户的正常通信所造成的干扰。由此可知，由于经过NMSK编码调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号具有很大的带外衰减，因此与未进行NMSK编码调制OFDM基带信号相比，只需关闭较少的子载波即可满足认知频道的干扰消除要求，从而可以在降低认知无线电带外干扰的同时有效地提升系统性能。

步骤102，根据调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽。

较佳的，在本发明的具体实施例中，在本步骤之前，可先对认知用户设备允许使用的认知频段进行归类分析，以获知各认知频段的干扰消除要求。在获知各认知频段的干扰消除要求之后，即可根据调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号、各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个不同的加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽。

具体来说，在本发明的较佳实施例中，可以对调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号进行时域加窗滤波，并根据时域加窗滤波结果以及各认知频段的干扰消除要求，确定与各个不同的加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽，从而可以在后续的步骤中选择合适的加窗系数，以尽量减小所需关闭的子载波带宽，提升系统性能。

举例来说，假设认知用户设备使用的认知频段为频段A，该频段的频率为4.1～4.2GHz，带宽为100MHz，且频段A的干扰消除要求为80dB，则通过对调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号进行时域加窗滤波之后，即可根据时域加窗滤波结果以及该认知频段A的干扰消除要求，得到与各个不同加窗系数β相对应的需关闭的子载波带宽。例如，通过对调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号进行时域加窗滤波后的仿真结果可知，当加窗系数β分别为0.1、0.05和0.03时，所对应的需关闭的子载波带宽则分别为：1MHz、1.5MHz和2MHz。也就是说，对于调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号而言，当认知频段A的干扰消除要求为80dB（100MHz），加窗系数β为0.1、0.05和0.03时，需关闭的子载波带宽则分别为1MHz、1.5MHz和2MHz。

较佳的，在本发明的具体例中，在进行时域加窗滤波时所使用的时域加窗滤波器可以是常用的升余弦窗，也可以是具备线性特性的其它时域加窗滤波器，例如，还可以是三角窗、汉宁窗、海明窗、布拉克曼窗、凯塞窗等。

其中，所述升余弦窗的窗函数表达式w（t）为：

$w\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\cos (\mathrm{\&pi;}+\frac{\mathrm{\&pi;t}}{\mathrm{\&beta;T}}),& 0\&le;t<\mathrm{\&beta;T}\\ 1,& \mathrm{\&beta;T}\&le;t<T\\ \frac{1}{2}+\frac{1}{2}\cos (\mathrm{\&pi;}+\frac{\mathrm{\&pi;}(t-T)}{\mathrm{\&beta;T}}),& T\&le;t<(\mathrm{\&beta;}+1)T\end{array}\right.---\left(10\right)$

其中，β为加窗系数（也称之为滚降系数），且β∈（0，1）。

其它时域加窗滤波器的窗函数表达式在此不再赘述。

步骤103，建立至少包括各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表。

在本步骤中，可根据上述各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽，预先建立一个干扰消除关闭数据表。

如下所述的表1，是本发明具体实施例中以认知频段为频段A和频段B为例所建立的干扰消除关闭数据表的示例。其中，假设频段A的频率为4.1～4.2GHz，带宽为100MHz，频段B的频率为5.2G～5.3GHz，带宽为100MHz。

表1

由上述表1可知，在本发明的较佳实施例中，上述干扰消除关闭数据表中还可以包括R和Z。所述R为需关闭的子载波带宽B与认知频段带宽的带宽比值，所述Z为表示加窗系数与R的乘积的综合系数。

根据上述的干扰消除关闭数据表可知，当加窗系数β的值较大时，为达到认知频段干扰消除要求而需关闭的子载波带宽B就较小，因此带宽性能较好；但另一方面，加窗系数在增大时将使得认知系统中用于处理多径时延所预留的循环前缀部分被占用的部分也增大，从而对认知系统性能的影响也增大。

而当加窗系数β的值较小时，认知系统中用于处理多径时延所预留的循环前缀部分被占用的部分也较小，从而对认知系统性能造成的影响也较小，但加窗系数的减小会使得为达到认知频段干扰消除要求而需关闭的子载波带宽B较大，需要关闭的子载波的数目将较多，因此带宽性能较差。

由此可知，如果为了获得较好的认知系统性能，则可以直接以加窗系数β作为评判依据，加窗系数β越小，则认知系统性能越好；如果为了减小带宽占用，尽量减小需关闭的子载波带宽，则可以以比值R作为评判依据，比值R的数值越小，则带宽性能越好；而如果为了综合考虑认知系统性能和带宽性能，则可以以Z作为评判依据，Z的数值越小，则综合性能越好。

步骤104，当认知用户设备需退出所占用的认知频段时，认知用户设备根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数。

当认知用户设备需退出所占用的认知频段时（例如，当认知用户设备所占用的认知频段的授权用户开始工作时；或者，当认知用户设备主动退出所占用的认知频段时），认知用户设备需要关闭相应的子载波，以避免对授权用户的正常通信造成严重干扰，因此该认知用户设备可根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，以选定相应的加窗系数，以便于在后续步骤中关闭相应数目的子载波，从而减小对授权用户的正常通信所产生的干扰。

较佳的，在本发明的具体实施例中，由于在实际应用场景中，所述干扰消除关闭数据表中满足认知频段干扰消除要求的加窗系数可能只有一个，也可能有多个。当满足认知频段干扰消除要求的加窗系数只有一个时，则可以直接选定该加窗系数。而当所述干扰消除关闭数据表中满足认知频段干扰消除要求的加窗系数有多个时，所述选定相应的加窗系数则可以是：根据预设的选取条件选定其中的一个加窗系数。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述预设的选取条件可以是：满足认知频段干扰消除要求且数值最小的加窗系数。

较佳的，所述预设的选取条件还可以是：满足认知频段干扰消除要求且数值最小的带宽比值R所对应的加窗系数。

较佳的，所述预设的选取条件还可以是：满足认知频段干扰消除要求且数值最小的综合系数Z所对应的加窗系数。

另外，在本发明的较佳实施例中，当认知用户设备处于初始状态（即刚刚开启的状态）时，该认知用户设备也将刚刚获知其所占用的认知频段，因此，如果此时该认知用户设备所占用的认知频段的授权用户也恰好开始工作，则该认知用户设备将直接执行步骤104，以选定相应的加窗系数。

而当认知用户设备已处于工作状态（即处于已经开启了一段时间的状态），且该认知用户设备所占用的认知频段的授权用户开始工作时，则该认知用户设备在查询干扰消除关闭数据表之前，还需要先检测该认知频段的范围，以确定干扰频段，然后再根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数。

步骤105，根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

由于在步骤104中，认知用户设备已选定了相应的加窗系数，因此在本步骤中，可以根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波（包括认知干扰频段及其两侧的子载波），从而可有效地减小对授权用户的正常通信所产生的干扰。

根据本发明提供的上述方法，本发明还提供了相应的降低认知无线电带外干扰的装置，具体请参见图5。

图5是本发明实施例中的降低认知无线电带外干扰的装置的结构示意图。

如图5所示，该装置包括：信号调制模块51、带宽确定模块52、数据库模块53、系数选取模块54和执行模块55。

所述信号调制模块51，用于对OFDM基带信号进行N重最小频移键控NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号；将调制后的OFDM-NMSK单边带信号发送给所述带宽确定模块52；

所述带宽确定模块52，用于根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；将各认知频段的干扰消除要求、各个加窗系数以及与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽发送给所述数据库模块53；

所述数据库模块53，用于建立并存储至少包括各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；

所述系数选取模块54，用于当认知用户设备需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述数据库模块53中存储的干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；将选定的加窗系数发送给所述执行模块；

所述执行模块55，用于根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述信号调制模块51可以进一步包括：第一调制子模块和第二调制子模块（图5中未示出）；

所述第一调制子模块，用于对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号；

所述第二调制子模块，用于根据调制后的各个NMSK单边带子载波信号，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号。

其中，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第一调制子模块可以是如图2所示的NMSK编码调制装置。因此，所述第一调制子模块还可以进一步包括：CPE单元21、映射单元22和波形生成单元23。

所述CPE单元21，用于对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行编码转换，得到相应的CPE信号；将所述CPE信号发送给所述映射单元22；

所述映射单元22，用于对接收到的CPE信号进行映射操作，得到相应的映射信号；将所述映射信号发送给所述波形生成单元23；

所述波形生成单元23，用于对接收到的映射信号进行波形生成操作，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述带宽确定模块52还可以进一步包括：时域加窗子模块和确定子模块（图5中未示出）；

所述时域加窗子模块，用于对调制后的OFDM-NMSK单边带信号进行时域加窗滤波，将时域加窗滤波结果发送给确定子模块；

所述确定子模块，用于根据时域加窗滤波结果以及各认知频段的干扰消除要求，确定与各个不同的加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于可对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK（SSB）信号，然后预先建立的至少包括各认知频段的干扰消除要求、加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表，并可根据认知频段的干扰消除要求查询干扰消除关闭数据表以选定加窗系数，再根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波，因而可以将NMSK编码调制方法与时域加窗方法相结合，从而可以在有效降低认知无线电带外干扰的同时提升系统性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种降低认知无线电带外干扰的方法，其特征在于，该方法包括：

对OFDM基带信号进行N重最小频移键控NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号；

根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；

建立至少包括各认知频段的干扰消除要求、各加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；

当需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；

根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对OFDM基带信号进行NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号包括：

对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号；

根据调制后的各个NMSK单边带子载波信号，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号包括：

通过连续相位编码CPE单元对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行编码转换，得到相应的CPE信号；

通过映射单元对所述CPE信号进行映射操作，得到相应的映射信号；

通过波形生成单元对所述映射信号进行波形生成操作，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述映射信号和CPE信号之间的映射操作为：

$(U_{1,n}^{(k,i)},U_{2,n}^{(k,i)})=\left\{\begin{array}{cc}(1,0),& a_n^{(k,i)}=0,b_n^{(k,i)}=0\\ (-1,0),& a_n^{(k,i)}=0,b_n^{(k,i)}=1\\ (0,1),& a_n^{(k,i)}=1,b_n^{(k,i)}=0\\ (0,-1),& a_n^{(k,i)}=1,b_n^{(k,i)}=1\end{array}\right.;$

其中，和为OFDM基带信号中的第k路子载波的第i路第n时刻的MSK信号所对应的CPE信号，和分别为与和对应的映射信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调制后的第k路NMSK单边带子载波信号为：

$S_{NMSK\left(SSB\right)}^{\left(k\right)}\left(t\right)=(W_{1,n}^{\left(k\right)}{e}^{j2{\mathrm{\&pi;f}}_{1}t}+W_{2,n}^{\left(k\right)}{e}^{j2{\mathrm{\&pi;f}}_{2}t})g(t-nT);$

其中，

$(W_{1,n}^{\left(k\right)},W_{2,n}^{\left(k\right)})=A({\&Sigma;}_{i=1}^N{2}^{i-1}{U}_{1,n}^{(k,i)},{\&Sigma;}_{i=1}^N{2}^{i-1}{U}_{2,n}^{(k,i)});$

$g\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& 0\&le;t<T\\ 0,& T\&le;t\end{array}\right.;$

其中，和分别表示在载频f₁、f₂上对应的取值，f₁和f₂为任意两路相邻扩展子载波的频率，且f₂-f₁＝1/2T；A表示基本幅度，T表示OFDM符号间隔，N表示OFDM基带信号中的子载波信号的数目，t表示时间变量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，调制后的OFDM-NMSK单边带信号S_{OFDM-NMSK(SSB)}(t)为：

$S_{OFDM-NMSK\left(SSB\right)}\left(t\right)=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{S}_{NMSK\left(SSB\right)}^{\left(k\right)}\left(t\right)e^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}kt}{T}}.$

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，调制后的OFDM-NMSK单边带信号S_{OFDM-NMSK(SSB)}(t)可进一步表示为：

$S_{OFDM-NMSK\left(SSB\right)}\left(t\right)=\underset{v=0}{\overset{2N-1}{\&Sigma;}}{V}_{v,n}g(t-nT)e^{\frac{j2\mathrm{\&pi;}vt}{2T}}$

其中，

且，

其中，v表示OFDM扩展子载波的索引号，k表示NMSK子载波的索引号，表示向下取整，V_v,n表示第n时刻第v路OFDM扩展子载波的输入信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：

接收端在接收到调制后的OFDM-NMSK单边带信号之后，对该调制后的OFDM-NMSK单边带信号进行解调，得到被调制前的OFDM基带信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽包括：

对调制后的OFDM-NMSK单边带信号进行时域加窗滤波；

根据时域加窗滤波结果以及各认知频段的干扰消除要求，确定与各个不同的加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进行时域加窗滤波时所使用的时域加窗滤波器为：

升余弦窗、三角窗、汉宁窗、海明窗、布拉克曼窗或凯塞窗。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干扰消除关闭数据表中还包括：R和Z；

所述R为需关闭的子载波带宽与认知频段带宽的带宽比值；

所述Z为表示加窗系数与R的乘积的综合系数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当所述干扰消除关闭数据表中满足认知频段干扰消除要求的加窗系数有多个时，所述选定相应的加窗系数包括：

根据预设的选取条件选定其中的一个加窗系数。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预设的选取条件为：

满足认知频段干扰消除要求且数值最小的加窗系数。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预设的选取条件为：

满足认知频段干扰消除要求且数值最小的带宽比值R所对应的加窗系数。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预设的选取条件为：

满足认知频段干扰消除要求且数值最小的综合系数Z所对应的加窗系数。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所占用的认知频段的授权用户开始工作，且认知用户设备已处于工作状态时，则在查询干扰消除关闭数据表之前，该方法还进一步包括：

检测所述认知频段的范围，确定干扰频段。

17.一种降低认知无线电带外干扰的装置，其特征在于，该装置包括：信号调制模块、带宽确定模块、数据库模块、系数选取模块和执行模块；

所述信号调制模块，用于对OFDM基带信号进行N重最小频移键控NMSK编码调制，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号；将调制后的OFDM-NMSK单边带信号发送给所述带宽确定模块；

所述带宽确定模块，用于根据调制后的OFDM-NMSK单边带信号和各认知频段的干扰消除要求，预先确定与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽；将各认知频段的干扰消除要求、各个加窗系数以及与各个加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽发送给所述数据库模块；

所述数据库模块，用于建立并存储至少包括各认知频段的干扰消除要求、加窗系数以及相对应的需关闭的子载波带宽的干扰消除关闭数据表；

所述系数选取模块，用于当认知用户设备需退出所占用的认知频段时，根据该认知频段的干扰消除要求查询所述数据库模块中存储的干扰消除关闭数据表，并选定相应的加窗系数；将选定的加窗系数发送给所述执行模块；

所述执行模块，用于根据所选定的加窗系数，关闭相应数目的子载波。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述信号调制模块进一步包括：第一调制子模块和第二调制子模块；

所述第一调制子模块，用于对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行NMSK编码调制，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号；

所述第二调制子模块，用于根据调制后的各个NMSK单边带子载波信号，得到调制后的OFDM-NMSK单边带信号。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一调制子模块还进一步包括：连续相位编码CPE单元、映射单元和波形生成单元；

所述CPE单元，用于对OFDM基带信号中的各个子载波信号进行编码转换，得到相应的CPE信号；将所述CPE信号发送给所述映射单元；

所述映射单元，用于对接收到的CPE信号进行映射操作，得到相应的映射信号；将所述映射信号发送给所述波形生成单元；

所述波形生成单元，用于对接收到的映射信号进行波形生成操作，得到调制后的各个NMSK单边带子载波信号。

20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述带宽确定模块还进一步包括：时域加窗子模块和确定子模块；

所述时域加窗子模块，用于对调制后的OFDM-NMSK单边带信号进行时域加窗滤波，将时域加窗滤波结果发送给确定子模块；

所述确定子模块，用于根据时域加窗滤波结果以及各认知频段的干扰消除要求，确定与各个不同的加窗系数相对应的需关闭的子载波带宽。