一種超高速移動(dòng)ofdm系統(tǒng)的ici自適應(yīng)抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高速移動(dòng)正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)的載波間干擾（ICI）自適應(yīng)抑制方法，本方法利用循環(huán)前綴（CP）序列中未被干擾的序列，實(shí)現(xiàn)初步抑制ICI，同時(shí)構(gòu)成一個(gè)ICI減小的新的OFDM符號(hào)序列，再通過自適應(yīng)相位旋轉(zhuǎn)共軛消除（PRCC）方法，進(jìn)一步抑制殘余ICI，其中利用CP初步抑制ICI的過程嵌套在自適應(yīng)PRCC過程內(nèi)。本發(fā)明方法解決了超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)中的ICI難題，而且具有抑制干擾能力強(qiáng)、自適應(yīng)性好和誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及無線通信中的通信信號(hào)處理方法，特別是涉及一種超高速移動(dòng)正交頻 分復(fù)用（0FDM)系統(tǒng)的載波間干擾（ICI)自適應(yīng)抑制方法。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 現(xiàn)今，隨著寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的不斷演進(jìn)和為了滿足人們對(duì)傳輸速率和超高速移 動(dòng)性的要求，無線通信系統(tǒng)將會(huì)提供越來越高的數(shù)據(jù)速率和更加可靠的通信質(zhì)量保障。而 0FDM技術(shù)具有高傳輸速率和抗頻率選擇性多徑衰落等優(yōu)點(diǎn)，使得0FDM技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為 是寬帶移動(dòng)通信物理層中的關(guān)鍵技術(shù)之一，并且，基于長期演進(jìn)（LTE)的準(zhǔn)4G技術(shù)目前已 經(jīng)開始大規(guī)模地建設(shè)和投入商用。LTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)就是0FDM技術(shù)。0FDM技術(shù)是將整 個(gè)信道寬帶劃分為許多窄帶并分配給每個(gè)載波，從而對(duì)頻率選擇性衰落多徑信道具有一定 的魯棒性。各載波之間保持相互正交的關(guān)系，使得0FDM技術(shù)有一個(gè)高的頻譜利用率，從而 提供高的傳輸速率。對(duì)于多徑時(shí)延衰落信道，0FDM通過插入循環(huán)前綴來消除符號(hào)間干擾。 然而，0FDM技術(shù)也有缺點(diǎn)，其最大的缺點(diǎn)是要求嚴(yán)格的載波正交性。在移動(dòng)通信環(huán)境下，尤 其是在超高速移動(dòng)通信環(huán)境下，由于終端快速移動(dòng)，使得0FDM系統(tǒng)產(chǎn)生了載波頻偏，破壞 了子載波間的正交性，引起ICI，使通信性能急劇下降。因此，抑制ICI是超高速移動(dòng)0FDM 系統(tǒng)中要解決的關(guān)鍵問題之一。縱觀國內(nèi)外關(guān)于抑制ICI的方法，主要分為以下三大類：頻 域均衡、時(shí)域加窗和自消除方法。頻域均衡有名的算法是迫零算法和最小均方誤差算法，但 這兩種算法需要一個(gè)矩陣求逆過程，計(jì)算復(fù)雜度較大，為此引入連續(xù)干擾消除技術(shù)和平行 干擾消除技術(shù)。平行干擾消除技術(shù)是以犧牲性能為代價(jià)來降低計(jì)算復(fù)雜度。時(shí)域加窗主要 是通過設(shè)計(jì)各種各樣的窗函數(shù)來削弱和抑制ICI。如升余弦窗、二階連續(xù)窗、最優(yōu)奈奎斯特 窗和多普勒-矩形窗等。自消除方法的核心思想是通過對(duì)發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的處理使得 ICI能夠相互抵消或抑制。為解決0FDM系統(tǒng)可支持超高速移動(dòng)，并獲得較好的通信質(zhì)量，高 效地ICI抑制方法技術(shù)將受到重視。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種超1?速移動(dòng)0FDM系統(tǒng)的 ICI自適應(yīng)抑制方法，具有抑制干擾能力強(qiáng)、自適應(yīng)性好和誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種超高速移動(dòng)0FDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，用于抑制 超高速移動(dòng)0FDM系統(tǒng)中的ICI，其特征在于利用CP序列中未被干擾的序列，實(shí)現(xiàn)初步抑制 ICI，同時(shí)構(gòu)成一個(gè)ICI減小的新的0FDM符號(hào)序列，再通過自適應(yīng)PRCC方法，進(jìn)一步抑制殘 余ICI，其中利用CP初步抑制ICI的過程嵌套在自適應(yīng)PRCC過程內(nèi)；包括下列步驟： (1) 將信息bit流進(jìn)行串并S/P轉(zhuǎn)換及調(diào)制映射后組成一個(gè)有況個(gè)有效數(shù)據(jù)的OFDM 符號(hào)

【權(quán)利要求】
1. 一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，用于抑制超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng) 中的ICI，其特征在于利用CP序列中未被干擾的序列，實(shí)現(xiàn)初步抑制ICI，同時(shí)構(gòu)成一個(gè)ICI 減小的新的OFDM符號(hào)序列，再通過自適應(yīng)PRCC方法，進(jìn)一步抑制殘余ICI，其中利用CP初 步抑制ICI的過程嵌套在自適應(yīng)PRCC過程內(nèi)；包括下列步驟： (1) 將信息bit流進(jìn)行串并S/P轉(zhuǎn)換及調(diào)制映射后組成一個(gè)有
個(gè)有效數(shù)據(jù)的OFDM 符號(hào)
個(gè)有效數(shù)據(jù)； (2) 數(shù)據(jù) m 經(jīng)
點(diǎn)IFFT處理后得到時(shí)域信號(hào)
即有
然后進(jìn)行并串P/S轉(zhuǎn)換并在每個(gè)OFDM符號(hào)前插入循 環(huán)前綴CP，CP長度為%個(gè)采樣a
此時(shí)一個(gè)OFDM符號(hào)的長度 由y變?yōu)?夏+%); (3) 然后對(duì)每個(gè)OFDM符號(hào)序列
> 兩路處理；對(duì)每個(gè)OFDM 符號(hào)的處理過程都一樣，以下只表述對(duì)一個(gè)OFDM符號(hào)的處理過程，其中，第一路按 原序列
傳輸，第二路按序列
的共軛序列
丨專輸； (4) 然后將第一路與第二路串行拼接形成兩個(gè)OFDM符號(hào)序列，S卩，原來的一個(gè)OFDM符 號(hào)經(jīng)兩路處理再串行拼接后成了兩個(gè)OFDM符號(hào)；然后經(jīng)數(shù)模D/A變換和上變頻后得到信 號(hào)波形信肩
為時(shí)間變量，將
I射出去，經(jīng)多徑萊斯衰落信道
印加性噪聲
后，接收端收到的信號(hào)為
(5) 彳彳
經(jīng)下變頻、模數(shù)A/D變換和串行分路后，得到對(duì)應(yīng)發(fā)送的兩個(gè)OFDM符號(hào)序 列；其中，第一個(gè)OFDM符號(hào)即為第一路處理信號(hào)，第二個(gè)OFDM符號(hào)即為第二路處理信號(hào)， 定義接收到的第一路信號(hào)為
I二路信號(hào)為
;信道建模為抽頭時(shí)延線性模型，則第一路Λ(Λ)=
第二路
，其中,I：為信道多徑數(shù)，最大時(shí)延擴(kuò)展為1)，且CP長 )
以消除符號(hào)間干擾（ISI); (6) 由可知，CP中最多前
個(gè)信號(hào)被干擾，后議
卜信號(hào)沒有被干 擾，這樣在一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)，可以利用由CP中沒有被干擾的后
Μ言號(hào)和CP之 后的￥個(gè)有效信號(hào)組成的序列，在此序列中抽取由相鄰個(gè)信號(hào)組成的一些時(shí)域子序列， 再對(duì)每個(gè)時(shí)域子序列進(jìn)行U點(diǎn)FFT處理得到相應(yīng)的頻域子序列，然后線性平均加權(quán)合并這 些頻域子序列來實(shí)現(xiàn)初步抑制ICI，所有時(shí)域子序列(央
個(gè)）為··
其一般表不式為
t表第 P個(gè)時(shí)域子序列，其每個(gè)元素為
FFT處理后得到頻 域子序列γ--〇,然后線性平均加權(quán)合并這些頻域子序列便得到一個(gè)ICI減小的長度為#的 新OFDM符，
和的每個(gè)信號(hào)可表示>

(0S，U)，其中
:則，將上述處理過程應(yīng)用到接收端收到的第一路和第二路OFDM符號(hào)中，其 中，第一路完全按照上述處理過程處理，第二路是對(duì)原OFDM符號(hào)取共軛運(yùn)算后再按照上述 處理過程處理，這樣，便得到第一路對(duì)應(yīng)長度為]f的新OFDM符號(hào)和第二路對(duì)應(yīng)長度為 的新OFDM符號(hào)Z 2，其中中的每個(gè)信號(hào)分別為：
(7) 然后右
的每個(gè)信號(hào)上分別附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)相位(?和%，則有
:再采用最大比值合并（MRC)法合并這兩路信號(hào)序列得 到合并輸出序列Z 其中，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)相位@和%，使得輸出序列2'的載波干擾比（CIR) 最大化，以便更準(zhǔn)確地檢測出攜帶的數(shù)據(jù)信息,此時(shí)稱這組旋轉(zhuǎn)相位為最優(yōu)旋轉(zhuǎn) 相右
(8) 最優(yōu)旋轉(zhuǎn)相的選取可分別通過求CIR關(guān)于的偏導(dǎo)數(shù)并令各自偏 導(dǎo)等于0得到，如下所示：
為降低計(jì)算復(fù)雜度，采取每傳輸兩路OFDM符號(hào)更新一次最優(yōu)相位；隨著OFDM符號(hào)的不 斷傳輸，最優(yōu)相位也不斷地更新，把這種接收處理稱為自適應(yīng)接收處理，整個(gè)對(duì)OFDM符號(hào) 的處理過程稱為自適應(yīng)PRCC法，其中利用CP初步抑制ICI的過程嵌套在自適應(yīng)PRCC過程 內(nèi)，自適應(yīng)PRCC過程執(zhí)行完畢后便實(shí)現(xiàn)抑制殘余ICI ; (9)然后將合并輸出序列黑^!過單抽頭均衡器得到檢測數(shù)據(jù)序歹I最后進(jìn)行解調(diào)和 并串P/S轉(zhuǎn)換得到傳輸?shù)男畔it流。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，其特征在 于：步驟（1)和步驟（9)的調(diào)制映射和解調(diào)映射采用QPSK或16QAM。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，其特征在 于：步驟（4)中兩路OFDM符號(hào)序列采取第一路的一個(gè)OFDM符號(hào)在前第二路的一個(gè)OFDM符 號(hào)在后的交替拼接方式進(jìn)行串行拼接。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，其特征在 于：步驟（5)中CP長度的選取由信道最大時(shí)延擴(kuò)展決定，選取CP長度為最大時(shí)延擴(kuò)展的4 倍。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種超高速移動(dòng)OFDM系統(tǒng)的ICI自適應(yīng)抑制方法，其特征在 于：步驟（7)中最大比值合并法即為實(shí)施系數(shù)加權(quán)處理使得最后輸出的信號(hào)干擾噪聲比 (SINR)最大。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104301282SQ201410589999
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】焦戊臣, 王軍華, 方勇 申請(qǐng)人:上海大學(xué)