CN110312262A - 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法 - Google Patents

一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110312262A
CN110312262A CN201910570771.7A CN201910570771A CN110312262A CN 110312262 A CN110312262 A CN 110312262A CN 201910570771 A CN201910570771 A CN 201910570771A CN 110312262 A CN110312262 A CN 110312262A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ofdm
satellite communication
communication system
interference
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910570771.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王勇
王磊
朱然刚
胡以华
郝士琦
马涛
骆盛
左磊
张玉发
赵青松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN201910570771.7A priority Critical patent/CN110312262A/zh
Publication of CN110312262A publication Critical patent/CN110312262A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/06—Testing, supervising or monitoring using simulated traffic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及卫星通信领域，具体涉及一种NC‑OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，包括以下步骤：计算NC‑OFDM卫星通信系统与授权系统的频谱重叠率；构建NC‑OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰模型；构建NC‑OFDM卫星通信仿真系统和授权仿真系统，并研究二者共享频谱条件下的授权系统误码性能。本发明定义了频谱重叠率的概念，从而为干扰分析提供了前提条件；本发明分析了在不同频谱重叠率条件下，QPSK授权系统的误码性能，并定量分析了随着频谱重叠率增加，误码性能恶化的程度，为研究共享频谱条件下NC‑OFDM系统的推广应用提供了参考依据。

Description

一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法
技术领域
本发明涉及卫星通信领域，具体涉及一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法。
背景技术
在认知无线电系统中，CR用户通过未被主用户占用的频段进行通信，因此，基于OFDM的认知无线电(cognitive radio)系统中OFDM符号的部分子载波可能会落到主用户占用的频段内。为了避免对主用户造成干扰，这些落入用户占用频段内的子载波上不能用来发送数据或导频，而只能将其置零，这种子载波不连续的OFDM被称为NC-OFDM(non-continuous orthogonal frequency divisionmultiplexing)。NC-OFDM通过收集可用子载波实现了高速率数据传输，同时也具有传统OFDM的抗多径，频谱效率高的特点，成为认知无线电中理想的数据调制技术。
认知无线电理论使NC-OFDM卫星通信系统能够与授权系统共享频谱，因而可以极大地提高频谱利用率。NC-OFDM卫星通信系统推广应用的瓶颈是对授权系统的干扰，因为在二者共享频谱的通信过程中，对于授权系统来说NC-OFDM信号就成为了干扰。目前的研究尚无对此干扰的定量分析和描述方法。
发明内容
本发明为解决NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰的定量分析和描述方法，分析了NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰原理，建立干扰模型，提出了频谱重叠率-干信比-误比特率的干扰分析方法，为下一步实现NC-OFDM卫星通信系统与授权系统的共存提供了重要依据。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，包括以下步骤：
S1、计算NC-OFDM卫星通信系统与授权系统的频谱重叠率；
S2、构建NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰模型；
S3、构建NC-OFDM卫星通信仿真系统和授权仿真系统，并研究二者共享频谱条件下的授权系统误码性能。
优选地，步骤S1所述的频谱重叠率按式(1)计算：
其中，Fd1为授权系统的码元速率，Fd2为NC-OFDM系统子载波码速率，Fc1为授权系统的载波频率，Fc2为NC-OFDM系统子载波载波频率。
优选地，步骤S2所述的干扰模型为：授权系统采用同步通信卫星进行通信，信道为AWGN信道，NC-OFDM卫星通信系统作为非授权用户，随机插入卫星空闲信道，因此NC-OFDM信号与授权信号作为相邻信道，存在部分频带重叠，重叠部分的NC-OFDM信号作为干扰与授权信号一同进入射频滤波器。
优选地，步骤S3所述仿真系统是以MATLAB软件为仿真平台构建而成，在NC-OFDM卫星通信系统和授权系统二者共享频谱、信号频带部分重叠的条件下，仿真计算信号的误码率，并分析在不同频谱重叠率条件下信号的误码性能。
本发明的有益效果在于：
1、目前NC-OFDM卫星通信系统与授权系统共享频谱缺少定量的数学描述，本发明定义了频谱重叠率的概念，从而为干扰分析提供了前提条件；
2、本发明分析了在不同频谱重叠率条件下，QPSK授权系统的误码性能，并定量分析了随着频谱重叠率增加，误码性能恶化的程度，为研究共享频谱条件下NC-OFDM系统的推广应用提供了参考依据。
附图说明
图1为NC-OFDM卫星通信系统对窄带授权系统干扰的示意图；
图2为频谱重叠率分别在0(A)、5％(B)、10％(C)、20％(D)时的共享频谱图；
图3为NC-OFDM信号干扰QPSK系统接收机的数学模型；
图4为不同频谱重叠率下的QPSK系统误比特率。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
一、干扰原理分析
当NC-OFDM通信系统与频谱空洞对应的空闲子载波进行通信时，其信号的旁瓣会对相邻子载波上的授权用户造成干扰，如图1所示。
在OFDM通信系统中，由于子载波之间相互正交，避免了相邻子载波间因为功率谱带外辐射而产生互扰。但是在NC-OFDM卫星通信系统应用中，一方面由于NC-OFDM子载波频谱与授权信号频谱部分重叠，另一方面由于不能保证授权用户与NC-OFDM系统的子载波保持正交，子载波带外辐射无法消除，所以必然导致NC-OFDM通信系统对授权用户造成一定干扰。
二、干扰模型的建立
1、频谱重叠率定义
设授权系统的载波频率为Fc1，码元速率为Fd1，NC-OFDM系统子载波载波频率为Fc2，码速率为Fd2，则频谱重叠率定义为：
设定授权系统载波频率Fc1为1600Hz，码速率Fd1为400Hz，调制方式为QPSK，与QPSK相邻的NC-OFDM子载波载波频率Fc2为400Hz，如图2所示为频谱重叠率分别在0(A)、5％(B)、10％(C)、20％(D)时两者共享频谱的频谱图。从频谱图中可以看出，频谱重叠率越高，NC-OFDM信号侵占QPSK信号的频带越多，对QPSK信号的干扰也将会更严重。
2、NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰模型
授权系统以卫星通信中常用的四相数字相移键控(QPSK)系统为例，来讨论NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰，NC-OFDM信号干扰QPSK系统接收机的数学模型如图3所示。图中s(t)为QPSK信号，n(t)为双边功率谱密度为N0/2的高斯白噪声，u(t)为UWB信号，fc(t)为PSK系统射频载波。PSK系统射频滤波器为
式中f0为PSK信号中心频率，Bs为PSK信号带宽。
三、频谱重叠条件下的授权系统误码性能分析
以MATLAB软件为仿真平台，构建NC-OFDM卫星通信仿真系统和授权仿真系统，并研究二者共享频谱条件下的授权系统误码性能。在高斯白噪声信道中，当NC-OFDM系统与QPSK授权系统的频谱重叠率为0％、5％、10％、20％时，仿真得到QPSK系统的误码性能，并分析在NC-OFDM系统的干扰下，其误码性能的恶化程度。仿真结果如图4所示。
从图4可以看出，当NC-OFDM认知系统与QPSK授权系统频谱没有交叠时，随着信噪比(SNR)的增加QPSK的误比特率(BER)呈下降趋势，且系统误码性能提升明显。在SNR＝2dB时系统的误比特率BER只有10-2，而在SNR＝8dB时，系统的误比特率BER提升至10-4。
与没有频谱交叠时相比较，QPSK系统随着频谱重叠率比例的增加，误码性能逐渐下降。当NC-OFDM系统与QPSK系统频谱频谱重叠率为5％时，QPSK系统的误码性能整体下降，SNR＝8dB时，系统的误码率增加了6dB。当NC-OFDM系统与QPSK授权系统频谱频谱重叠率为10％时，QPSK系统的误码性能继续恶化，在SNR＝8dB时，系统的误比特率BER达到超过10-3，系统的通信受到了较大干扰。当NC-OFDM认知系统与QPSK授权系统频谱频谱重叠率达到20％时，QPSK系统的误码性能急剧恶化，随着干信比的增加，系统的误比特率基本不变，且只有10-2，系统受到的干扰导致系统无法正常通信。这主要是因为随着频谱重叠率的增大，NC-OFDM信号对QPSK信道频谱的占用扩大，频谱重叠部分上的信号对QPSK信号产生干扰，破坏了它的频谱波形。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算NC-OFDM卫星通信系统与授权系统的频谱重叠率；
S2、构建NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰模型；
S3、构建NC-OFDM卫星通信仿真系统和授权仿真系统，并研究二者共享频谱条件下的授权系统误码性能。
2.根据权利要求1所述的一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，其特征在于，步骤S1所述的频谱重叠率按式(1)计算：
其中，Fd1为授权系统的码元速率，Fd2为NC-OFDM系统子载波码速率，Fc1为授权系统的载波频率，Fc2为NC-OFDM系统子载波载波频率。
3.根据权利要求1所述的一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，其特征在于，步骤S2所述的干扰模型为：授权系统采用同步通信卫星进行通信，信道为AWGN信道，NC-OFDM卫星通信系统作为非授权用户，随机插入卫星空闲信道，因此NC-OFDM信号与授权信号作为相邻信道，存在部分频带重叠，重叠部分的NC-OFDM信号作为干扰与授权信号一同进入射频滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种NC-OFDM卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法，其特征在于：步骤S3所述仿真系统是以MATLAB软件为仿真平台构建而成，在NC-OFDM卫星通信系统和授权系统二者共享频谱、信号频带部分重叠的条件下，仿真计算信号的误码率，并分析在不同频谱重叠率条件下信号的误码性能。
CN201910570771.7A 2019-06-28 2019-06-28 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法 Pending CN110312262A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910570771.7A CN110312262A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910570771.7A CN110312262A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110312262A true CN110312262A (zh) 2019-10-08

Family

ID=68077037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910570771.7A Pending CN110312262A (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110312262A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114254265A (zh) * 2021-12-20 2022-03-29 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于统计流形距离的卫星通信干扰几何分析方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150189514A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Thales Method and system for sharing radio spectrum
CN106789780A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 上海微小卫星工程中心 低轨卫星ofdm系统中载波间干扰自消除方法
CN107809298A (zh) * 2017-10-16 2018-03-16 清华大学 一种对同步轨道卫星通信系统进行干扰分析和规避的方法
CN108540416A (zh) * 2018-03-21 2018-09-14 中国人民解放军国防科技大学 一种基于认知无线电的C/Ku频段NC-OFDM卫星通信方法
US20190013892A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Hughes Network Systems, Llc Mitigation of partial band jamming for satellite communications

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150189514A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Thales Method and system for sharing radio spectrum
CN106789780A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 上海微小卫星工程中心 低轨卫星ofdm系统中载波间干扰自消除方法
US20190013892A1 (en) * 2017-07-06 2019-01-10 Hughes Network Systems, Llc Mitigation of partial band jamming for satellite communications
CN107809298A (zh) * 2017-10-16 2018-03-16 清华大学 一种对同步轨道卫星通信系统进行干扰分析和规避的方法
CN108540416A (zh) * 2018-03-21 2018-09-14 中国人民解放军国防科技大学 一种基于认知无线电的C/Ku频段NC-OFDM卫星通信方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LILIN DAN等: "Improved N-continuous OFDM using Adaptive Power Allocation", 《IEEE》 *
王勇等: "UWB卫星通信系统与窄带系统互扰分析", 《电路与系统学报》 *
邓连智: "卫星通信网络终端多载波干扰分析", 《信息通信》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114254265A (zh) * 2021-12-20 2022-03-29 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于统计流形距离的卫星通信干扰几何分析方法
CN114254265B (zh) * 2021-12-20 2022-06-07 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 基于统计流形距离的卫星通信干扰几何分析方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8509706B2 (en) Adaptive transmission power control for cognitive radio
EP1039683B1 (en) Frequency hopping multiple access with multicarrier signals
CN101208924B (zh) 降低宽带设备和窄带干扰源之间干扰的方法和装置
CN105659547A (zh) 用于峰值均值功率比降低的方法和装置
US9426010B1 (en) Adaptive symbol transition method for OFDM-based cognitive radio systems
Van Nguyen et al. Performance analysis of a cognitive radio network with an energy harvesting secondary transmitter under Nakagami-${m} $ fading
Hassan et al. An enhanced cooperative communication scheme for physical uplink shared channel in NB-IoT
CN103312482B (zh) 下行基带信号生成方法及装置、基站
Nandhakumar Analysis of OFDM system with energy detection spectrum sensing
US20150146809A1 (en) Nc-ofdm for a cognitive radio
CN110139247A (zh) 物理信道传输的方法及设备
Jiang et al. Low-complexity spectral precoding for rectangularly pulsed OFDM
CN108111447B (zh) 一种改进ufmc载波加权干扰抑制算法
Lim et al. Waveform multiplexing for new radio: Numerology management and 3D evaluation
Swetha et al. Analysis of spectrum sensing based on energy detection method in cognitive radio networks
CN110312262A (zh) 一种nc-ofdm卫星通信系统对授权系统的干扰分析方法
CN105992225B (zh) 一种基于电力无线专网的频谱共享方法和系统
CN103024886B (zh) 宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法
Kang et al. Computer aided BER performance analysis of FBMC cognitive radio for physical layer under the effect of binary symmetric radio fading channel
CN103581092B (zh) 一种降低认知无线电带外干扰的方法和装置
CN107743314B (zh) 一种数据传输方法、装置及具有存储功能的装置
Rwodzi Energy-detection based spectrum sensing for cognitive radio on a real-time SDR platform
Kang et al. Simulation analysis of prototype filter bank multicarrier cognitive radio under different performance parameters
Medjahdi et al. On the impact of the prototype filter on fbmc sensitivity to time asynchronism
CN115001917A (zh) 用于雷达通信一体化的调制信号产生方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191008

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication