[發(fā)明專利]時(shí)頻域聯(lián)合處理抑制正交頻分復(fù)用系統(tǒng)子載波間干擾的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110435748.0
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102752253A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃學(xué)軍;陳微微;郁建銘;程果;王倩倩;朱洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/36;H04L25/03;H04L1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，更具體地說，設(shè)計(jì)OFDM系統(tǒng)在時(shí)變信道中性能良好的子載波間干擾(ICI)消除技術(shù)。

背景技術(shù)

OFDM系統(tǒng)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)，它的主要思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交的子信道，信號在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行，并且各個(gè)子載波并行傳輸，使碼元間隔變長從而抵抗無線環(huán)境中的頻率選擇性衰落，在無線通信領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢，因此，OFDM技術(shù)將成為第四代移動(dòng)通信(4G)的核心技術(shù)之一。

OFDM系統(tǒng)的可靠性是建立在各個(gè)子載波正交的基礎(chǔ)上的。然而實(shí)際中時(shí)變衰落信道的影響會(huì)破壞信道之間的正交性。因此OFDM系統(tǒng)面臨的一個(gè)主要問題是對頻率偏移的敏感性，頻率偏移將導(dǎo)致子載波間干擾的產(chǎn)生，從而大大降低系統(tǒng)性能。為了解決這種問題，必須采取措施抑制系統(tǒng)的子載波間干擾(ICI)。

為了達(dá)到抑制子載波間干擾的目的，通常有兩種解決辦法。一種有效方式是在OFDM接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，通過估計(jì)由于信道時(shí)變引起的頻率偏移，在接收端進(jìn)行補(bǔ)償。但是這種方法必須要求定時(shí)同步，定時(shí)的不準(zhǔn)確將會(huì)影響對頻率偏移的估計(jì)。另一種方式是設(shè)計(jì)合適的OFDM發(fā)射機(jī)，對OFDM信號進(jìn)行處理來降低信號對頻率偏移的敏感性。例如采用時(shí)域加窗，通過設(shè)計(jì)好的低干擾窗形與時(shí)域OFDM信號相乘，來加快各個(gè)子載波旁瓣的衰減，從而抑制干擾。但是這種方法有一定的缺陷，特別當(dāng)頻率偏移較大時(shí)，僅僅采用時(shí)域加窗不能很好地抑制干擾。

乃奎斯特第二準(zhǔn)則告訴我們：人為地，有規(guī)律地在碼元的抽樣時(shí)刻引入碼間干擾，并在接收端判決前加以消除，從而可以達(dá)到改善頻譜效率，壓縮傳輸頻帶，使頻帶利用率提高到理論上的最大值，并加速傳輸波形尾巴的衰減和降低對定時(shí)精度的要求的目的。通常把這種波形稱為部分響應(yīng)波形。最初，部分響應(yīng)用在單載波系統(tǒng)中來降低時(shí)域錯(cuò)誤引起的碼間干擾，稱為時(shí)域相干編碼信號。在OFDM系統(tǒng)可以看成單載波系統(tǒng)的擴(kuò)展，也可以人為地引入各個(gè)子載波之間的相關(guān)性，并在接收端加以消除，就能使每個(gè)子載波的拖尾減小，降低子載波間干擾的影響，降低OFDM系統(tǒng)的子載波間干擾，并且設(shè)計(jì)方法靈活。這種思想就是頻域部分響應(yīng)。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是時(shí)頻域聯(lián)合處理的方式來抑制ICI，使系統(tǒng)的性能改善。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種降低OFDM系統(tǒng)對頻率偏移敏感性的有效方式，降低系統(tǒng)子載波間干擾的方法。該方法降低OFDM系統(tǒng)對頻偏的敏感性，克服頻偏估計(jì)精度的要求高以及降低帶寬有效性的缺點(diǎn)，因此，本發(fā)明提供一種在OFDM系統(tǒng)中適用的有效抑制子載波間干擾的方法，采用時(shí)頻域聯(lián)合處理，降低系統(tǒng)對頻率偏移的敏感性。

技術(shù)方案：本發(fā)明的時(shí)頻聯(lián)合處理抑制正交頻分復(fù)用系統(tǒng)子載波間干擾的方法，采用時(shí)頻域聯(lián)合處理減小接收的正交頻分復(fù)用OFDM信號的各個(gè)載波間干擾ICI的方法，具體包括：

采用OFDM信號發(fā)射設(shè)備，對發(fā)送信號依次通過編碼調(diào)制、預(yù)編碼、相關(guān)編碼、串并變換、快速傅里葉反變換IFFT、并串變換、時(shí)域加窗、數(shù)模變換和上變頻處理，

1)在OFDM發(fā)射端，對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，分組和分段后進(jìn)行星座映射；

2)對星座映射后數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼和相關(guān)編碼，實(shí)現(xiàn)頻域部分響應(yīng)，具體地講，相關(guān)編碼就是將編碼調(diào)制后的當(dāng)前信號碼元和之前的n個(gè)碼元按照使頻譜拖尾最小的最佳加權(quán)系數(shù)疊加，有規(guī)律地引入相鄰子載波間的相關(guān)性，形成新的待發(fā)送信號碼元，n稱做相關(guān)編碼級數(shù)；

3)將時(shí)域部分響應(yīng)信號串并變換，利用快速傅里葉反變換IFFT調(diào)制到多個(gè)子載波上，形成OFDM時(shí)域信號，并采用循環(huán)前綴引導(dǎo)，再進(jìn)行并串變換；

4)對步驟3)形成的OFDM時(shí)域信號加窗函數(shù)，得到的信號為頻時(shí)域聯(lián)合處理的結(jié)果，具體地講，是將OFDM時(shí)域信號與窗函數(shù)相乘，使得旁瓣衰落加快；

5)對頻時(shí)域聯(lián)合處理的信號進(jìn)行數(shù)模變換和上變頻處理發(fā)送出去；

采用OFDM信號接收設(shè)備，包括順序連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、下變頻電路、串并變換、快速傅里葉變換FFT電路、并串變換、解碼解調(diào)電路，

6)對接收到的OFDM時(shí)域信號進(jìn)行數(shù)模變換和下變頻變換；

7)經(jīng)過串并變換后去掉循環(huán)前綴，采用快速傅里葉變換FFT分別在各個(gè)子載波上解調(diào)OFDM信號；

8)最后采用相關(guān)編碼的逆運(yùn)算解部分響應(yīng)，在解相關(guān)編碼時(shí)，將當(dāng)前接收到的碼元和之前接收到的n個(gè)碼元相減，得到所需要的信號；

9)解碼得到發(fā)送信號。