專利名稱：一種ofdm通信系統(tǒng)的干擾檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)通信系統(tǒng)的干擾檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)是一 種特殊的多載波傳輸方案，既可以看作一種調(diào)制技術(shù)，也可以當(dāng)作一種復(fù)用技術(shù)，具有數(shù)據(jù) 傳輸速率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、頻譜效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到重視。它已廣泛用在數(shù)字 音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)等領(lǐng)域，OFDM技術(shù)在為其提供寬 帶接入的同時(shí)，還可以為系統(tǒng)提供靈活的頻譜資源分配，成為系統(tǒng)中干擾避免的最佳技術(shù)。 頻譜資源是不可再生資源，與日俱增的用戶需求使得無(wú)線頻譜資源面臨緊缺的危險(xiǎn)，然而， 美國(guó)加州大學(xué)Berkely分校的實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)向我們展示了另一番景象，見(jiàn)圖1所示，頻譜資 源在時(shí)域及頻域上有多達(dá)70%未被充分利用，因此系統(tǒng)在避免對(duì)已有用戶產(chǎn)生有害的干擾 同時(shí)確保自身系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，就必需檢測(cè)來(lái)自于已有業(yè)務(wù)用戶(如DVB等)或者其他人 為的干擾。因此，檢測(cè)干擾是采用OFDM技術(shù)系統(tǒng)中的重要組成部分，使得干擾檢測(cè)越來(lái)越 受到重視，成為使用OFDM系統(tǒng)必備技術(shù)之一。在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，常見(jiàn)的干擾檢測(cè)技術(shù)有1)基于導(dǎo)頻信號(hào)的干擾檢測(cè)方 法。該類干擾檢測(cè)方案是根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率來(lái)評(píng)價(jià)整個(gè)頻段的干擾情況，需要在系 統(tǒng)不同地方插入導(dǎo)頻信號(hào)，利用導(dǎo)頻信號(hào)功率設(shè)定干擾檢測(cè)門(mén)限；由于導(dǎo)頻信號(hào)占用了系 統(tǒng)的部分子載波，降低了系統(tǒng)頻譜資源利用率，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的通信效率；2)基于 接收信號(hào)瞬時(shí)功率的干擾檢測(cè)方法。該干擾檢測(cè)方法使用接收信號(hào)的瞬時(shí)功率生成功率檢 測(cè)因子與接收系列做相關(guān)性檢測(cè)，要時(shí)刻提取信號(hào)的瞬時(shí)功率做相關(guān)性運(yùn)算，運(yùn)算量大；3) 基于信號(hào)相位偏轉(zhuǎn)的干擾檢測(cè)方法。該干擾檢測(cè)方法利用信號(hào)經(jīng)過(guò)信道后，接收信號(hào)與發(fā) 射信號(hào)在星座圖上的坐標(biāo)誤差平方的期望值進(jìn)行干擾檢測(cè)；該方法需要進(jìn)行信道估計(jì)技術(shù) 提取信道參數(shù)，而實(shí)際無(wú)線信道估計(jì)難以提取精確的信道參數(shù)，使得該干擾檢測(cè)方法難以 確定準(zhǔn)確的干擾檢測(cè)門(mén)限。4)基于噪聲功率的干擾檢測(cè)方法。該干擾檢測(cè)方法在發(fā)射機(jī)靜 默狀態(tài)下，將接收到的噪聲信號(hào)譯碼，然后利用噪聲譯碼信號(hào)的功率值來(lái)確定干擾檢測(cè)門(mén) 限。該類方法算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；但現(xiàn)有各種基于噪聲功率的干擾檢測(cè)方法均是針對(duì)整個(gè) 工作頻帶的噪聲接收信號(hào)進(jìn)行譯碼，利用整個(gè)工作頻帶的平均噪聲功率來(lái)確定干擾檢測(cè)門(mén) 限。該類方法由于確定的干擾檢測(cè)門(mén)限不太科學(xué)、合理，進(jìn)而造成干擾檢測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確性較 差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，該方法基于子帶誤碼率的統(tǒng) 計(jì)，利用噪聲功率設(shè)定檢測(cè)門(mén)限來(lái)進(jìn)行干擾檢測(cè)。這種檢測(cè)方法具有檢測(cè)準(zhǔn)確性高、漏檢率 低的特點(diǎn)，是一種無(wú)需導(dǎo)頻信號(hào)和信道估計(jì)的自適應(yīng)盲干擾檢測(cè)方法。
本發(fā)明技術(shù)方案如下一種OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，如圖2所示，包括以下步驟步驟1 在OFDM通信系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，發(fā)射機(jī)發(fā)送一段數(shù)據(jù)后關(guān)閉，接收機(jī)對(duì)接 收到的0 011數(shù)據(jù)分成4(1)4(21^(、《4&°(1 ( i <M)M個(gè)子帶，經(jīng)譯碼后統(tǒng)計(jì)各個(gè)子帶的
誤碼率。步驟2 在發(fā)射機(jī)關(guān)閉后的靜默周期狀態(tài)下，根據(jù)步驟1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取誤碼率 最小的子帶接收數(shù)據(jù)I1, I2,…，^，其中L表示每個(gè)子帶的子載波數(shù)量。步驟3 利用步驟2提取的誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)J2,…，yL設(shè)定干擾檢 測(cè)門(mén)限，具體包括以下步驟步驟3-1 對(duì)誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)y1; y2,…，Yi,…，κ進(jìn)行|FFT|運(yùn)算， 得到頻域數(shù)據(jù)Y1, Y2，-,Yi, -,Yl;步驟3-2:計(jì)算頻域數(shù)據(jù)Y1, Y2，-,Yi,…，\的方差σ2(即噪聲功率)；步驟3-3:根據(jù)公式PdYi I >c· σ2|Η0) =Palarm設(shè)定門(mén)限優(yōu)化因子c，其中H。表 示系統(tǒng)沒(méi)有干擾只有噪聲情況，Palarm為虛警概率，即系統(tǒng)在沒(méi)有干擾情況下認(rèn)為干擾存在 的概率；步驟3-4 計(jì)算干擾檢測(cè)門(mén)限TH = c · O20步驟4 對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子載波干擾情況判斷，包括以下步驟步驟4-1 設(shè)接收到的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為N(y1; y2,…，yN)，任意截取相鄰的Q(Q彡2) 幀接收數(shù)據(jù)合并成長(zhǎng)度為Q · N的數(shù)據(jù)；步驟4-2 在步驟4-1所得長(zhǎng)度為Q · N的數(shù)據(jù)中，截取W (W彡Q+1)段長(zhǎng)度為N的 數(shù)據(jù)； 步驟4-3 對(duì)w段長(zhǎng)度為Ν的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加窗，然后進(jìn)行行IFFTI變換，得到頻 域數(shù)據(jù)D/(l彡i彡W，1彡j彡N)；步驟4-4 將頻域數(shù)據(jù)D/ (1彡i彡W，1彡j彡N)對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)相加求均值得到數(shù)據(jù)
1 w
Z1, Z2, ."，2廣.，21<，其中4=^7[1)；.,」=1，2，...N;步驟4-5 將步驟4-4所得數(shù)據(jù)Z1, Z2,…，Z」···，Zn與干擾檢測(cè)門(mén)限TH進(jìn)行比較， 如果Zj ^ TH，判定第j個(gè)子載波處存在干擾；如果Zj < TH，判定第j個(gè)子載波處不存在干 擾。步驟5 對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子帶干擾情況判斷。根據(jù)步驟4的判決結(jié)果，判定存在干擾的子載波所處的子帶就是存在干擾的子
市ο需要說(shuō)明的是步驟1中OFDM子帶劃分是根據(jù)實(shí)際的需要自主劃分的，并且每個(gè)子帶包含的子載 波個(gè)數(shù)也可以自己確定。步驟2中選擇誤碼率最小子帶數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)門(mén)限設(shè)定，當(dāng)子帶誤碼率最小時(shí)，認(rèn) 為這個(gè)子帶沒(méi)有受到干擾或者受到干擾最小，數(shù)據(jù)主要由噪聲組成，求出噪聲方差與實(shí)際 中的噪聲功率更接近，用其做檢測(cè)門(mén)限更優(yōu)，其頻譜的模服從瑞利分布。步驟4中在每段數(shù)據(jù)前加窗(漢明窗)是為了更好的抑制頻譜泄漏，然后分別對(duì)
4每段數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFTI，再把對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)數(shù)據(jù)相加求平均，這樣信號(hào)頻譜更平坦，有干擾的地方 更突出。本發(fā)明在給出了子載波干擾檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，同時(shí)給出了子帶干擾檢測(cè)結(jié)果， 因?yàn)閷?shí)際的OFDM系統(tǒng)中信號(hào)傳輸是以子帶為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模粋€(gè)子帶可以包含多 個(gè)子載波。為了使OFDM通信系統(tǒng)的譯碼更準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)更可靠通信，當(dāng)一個(gè)子帶中只要有一 個(gè)子載波受到干擾，整個(gè)子帶都不用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。為了保證可靠的通信傳輸，系統(tǒng)每隔一段時(shí)間給出一個(gè)靜默周期用于干擾檢測(cè)， 檢測(cè)子帶存在干擾或者被別的系統(tǒng)占用。本發(fā)明基于子帶誤碼率的統(tǒng)計(jì)，提取誤碼率最小子帶數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定干擾檢測(cè)門(mén)限， 然后截取接收數(shù)據(jù)中相鄰的Q幀，經(jīng)分段、加窗、IFFTI后將對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)相加求均值得到的數(shù) 據(jù)與干擾檢測(cè)門(mén)限τη進(jìn)行比較，最終得到干擾檢測(cè)結(jié)果，屬于一種自適應(yīng)的盲干擾檢測(cè)方 法。其中干擾檢測(cè)門(mén)限的設(shè)定方法是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)，基于該干擾檢測(cè)門(mén)限設(shè)定方法的 OFDM干擾檢測(cè)方法具有檢測(cè)準(zhǔn)確性高、漏檢率低的特點(diǎn)，因?yàn)椴捎谜`碼率最小子帶，說(shuō)明此 子帶的數(shù)據(jù)沒(méi)有受到干擾或者受到干擾較小，噪聲功率頻譜在這個(gè)子帶內(nèi)比較穩(wěn)定，功率 分布均勻、相差不大，利用此子帶的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)整個(gè)信號(hào)的工作頻譜效果更加科學(xué)、合理， 從而使得干擾檢測(cè)準(zhǔn)確性更高、漏檢率更低。另外，本發(fā)明無(wú)需要進(jìn)行信道估計(jì)，降低了整 個(gè)OFDM通信系統(tǒng)的復(fù)雜程度；也不需要導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行干擾檢測(cè)門(mén)限的設(shè)定，從而提高了 OFDM通信系統(tǒng)的頻譜資源利用率。


圖1是伯克利無(wú)線研究中心對(duì)頻譜利用情況的實(shí)測(cè)結(jié)果。圖2是OFDM通信系統(tǒng)中干擾檢測(cè)模塊位置示意圖。圖3是本發(fā)明干擾檢測(cè)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，以具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明提供的干擾檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖2指出OFDM通信系統(tǒng)中干擾檢測(cè)位置示意圖，詳細(xì)的干擾檢測(cè)流程不在這里講 述，可以參照?qǐng)D2 了解。下面結(jié)合圖3本發(fā)明干擾檢測(cè)方法流程圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明技術(shù)方案。一種OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，包括以下步驟步驟1 在OFDM通信系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，發(fā)射機(jī)發(fā)送一段數(shù)據(jù)后關(guān)閉，接收機(jī)對(duì)接 收到的OFDM數(shù)據(jù)分成A(1)、A(2)…Αω…A(16) 16個(gè)子帶，經(jīng)譯碼后統(tǒng)計(jì)各個(gè)子帶的誤碼率，其 中 1 < i < 16 ；步驟2 在發(fā)射機(jī)關(guān)閉后的靜默周期狀態(tài)下，根據(jù)步驟1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取誤碼率 最小的子帶接收數(shù)據(jù)I1, I2,…，y128，其中每個(gè)子帶的子載波數(shù)量為128 ；步驟3 利用步驟2提取的誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)yi，y2，-,y128設(shè)定干擾檢 測(cè)門(mén)限，具體包括以下步驟步驟3-1 對(duì)誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)yi，y2,…，y128進(jìn)行IFFT運(yùn)算，得到頻 域數(shù)據(jù) Y1, Y2,…，Yi,…，Y128 ；
步驟3-2 計(jì)算頻域數(shù)據(jù)Y1, Y2，-,Yi,…，Y128的方差σ2;步驟3-3:根據(jù)公式PdYi I >c· σ2|Η0) =Palarm設(shè)定門(mén)限優(yōu)化因子c，其中H。表 示系統(tǒng)沒(méi)有干擾只有噪聲情況，Palarm為虛警概率，即系統(tǒng)在沒(méi)有干擾情況下認(rèn)為干擾存在 的概率；步驟3-4 計(jì)算干擾檢測(cè)門(mén)限TH = c · ο 2。步驟4 對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子載波干擾情況判斷，包括以下步驟步驟4-1 設(shè)接收到的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度N為2048，任意截取相鄰的2幀接收數(shù)據(jù)合并成 長(zhǎng)度為4096的數(shù)據(jù)；步驟4-2 在步驟4-1所得長(zhǎng)度為4096的數(shù)據(jù)中，截取3段長(zhǎng)度為2048的數(shù)據(jù)；步驟4-3 對(duì)3段長(zhǎng)度為2048的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加窗，然后進(jìn)行行| FFT |變換，得到 頻域數(shù)據(jù)D/，1彡i彡3，1彡j彡2048 ；步驟4-4 將頻域數(shù)據(jù)D/對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)相加求均值得到數(shù)據(jù)Z1, Z2,…，Zj-, Z2tl48，其 中Zn^Xj = L 2，…2048;步驟4-5:將步驟4-4所得數(shù)據(jù)Z1, Z2,…，Zj-, Z2tl48與干擾檢測(cè)門(mén)限TH進(jìn)行比 較，如果Zj ^ TH,判定第j個(gè)子載波處存在干擾；如果Zj < TH,判定第j個(gè)子載波處不存在 干擾；步驟5 對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子帶干擾情況判斷；根據(jù)步驟4的判決結(jié)果，判定存在干擾的子載波所處的子帶就是存在干擾的子
市ο系統(tǒng)每隔一段時(shí)間，產(chǎn)生個(gè)靜默周期，關(guān)閉發(fā)射機(jī)，打開(kāi)接收機(jī)，用于干擾信號(hào)檢 測(cè)。根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算信號(hào)的時(shí)候不用進(jìn)行信道估計(jì)，降低了算法的難度；不用導(dǎo)頻信 號(hào)，提高了系統(tǒng)頻譜的利用效率，系統(tǒng)可以自適應(yīng)的確定檢測(cè)門(mén)限，完成信號(hào)的盲檢測(cè)。
權(quán)利要求
一種OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，包括以下步驟步驟1在OFDM通信系統(tǒng)的工作頻帶內(nèi)，發(fā)射機(jī)發(fā)送一段數(shù)據(jù)后關(guān)閉，接收機(jī)對(duì)接收到的OFDM數(shù)據(jù)分成A(1)、A(2)…A(i)…A(M)M個(gè)子帶，經(jīng)譯碼后統(tǒng)計(jì)各個(gè)子帶的誤碼率，其中1≤i≤M；步驟2在發(fā)射機(jī)關(guān)閉后的靜默周期狀態(tài)下，根據(jù)步驟1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，提取誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)y1，y2，…，yL，其中L表示每個(gè)子帶的子載波數(shù)量；步驟3利用步驟2提取的誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)y1，y2，…，yL設(shè)定干擾檢測(cè)門(mén)限，具體包括以下步驟步驟3 1對(duì)誤碼率最小的子帶接收數(shù)據(jù)y1，y2，…，yi，…，yL進(jìn)行|FFT|運(yùn)算，得到頻域數(shù)據(jù)Y1，Y2，…，Yi，…，YL；步驟3 2計(jì)算頻域數(shù)據(jù)Y1，Y2，…，Yi，…，YL的方差σ2；步驟3 3根據(jù)公式P(|Yi|＞c·σ2|H0)＝Palarm設(shè)定門(mén)限優(yōu)化因子c，其中H0表示系統(tǒng)沒(méi)有干擾只有噪聲情況，Palarm為虛警概率，即系統(tǒng)在沒(méi)有干擾情況下認(rèn)為干擾存在的概率；步驟3 4計(jì)算干擾檢測(cè)門(mén)限TH＝c·σ2。步驟4對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子載波干擾情況判斷，包括以下步驟步驟4 1設(shè)接收到的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為N，任意截取相鄰的Q幀接收數(shù)據(jù)合并成長(zhǎng)度為Q·N的數(shù)據(jù)，其中Q≥2；步驟4 2在步驟4 1所得長(zhǎng)度為Q·N的數(shù)據(jù)中，截取W段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)，其中W≥Q+1；步驟4 3對(duì)W段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加窗，然后進(jìn)行行FFT變換，得到頻域數(shù)據(jù)Dji，1≤i≤W，1≤j≤N；步驟4 4將頻域數(shù)據(jù)Dji對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)相加求均值得到數(shù)據(jù)Z1，Z2，…，Zj…，ZN，其中j＝1，2，…N；步驟4 5將步驟4 4所得數(shù)據(jù)Z1，Z2，…，Zj…，ZN與干擾檢測(cè)門(mén)限TH進(jìn)行比較，如果Zj≥TH，判定第j個(gè)子載波處存在干擾；如果Zj＜TH，判定第j個(gè)子載波處不存在干擾；步驟5對(duì)整個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行子帶干擾情況判斷；根據(jù)步驟4的判決結(jié)果，判定存在干擾的子載波所處的子帶就是存在干擾的子帶。FSA00000076618600021.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4-3對(duì) W段長(zhǎng)度為N的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加窗時(shí)，所述窗為漢明窗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，其特征在于，所述OFDM通 信系統(tǒng)每隔一段時(shí)間給出一個(gè)靜默周期用于干擾檢測(cè)。
全文摘要
一種OFDM通信系統(tǒng)中的干擾檢測(cè)方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明基于子帶誤碼率的統(tǒng)計(jì)，提取誤碼率最小子帶數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定干擾檢測(cè)門(mén)限，然后截取接收數(shù)據(jù)中相鄰的Q幀，經(jīng)分段、加窗、|FFT|后將對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)相加求均值得到的數(shù)據(jù)與干擾檢測(cè)門(mén)限TH進(jìn)行比較，最終得到干擾檢測(cè)結(jié)果，屬于一種自適應(yīng)的盲干擾檢測(cè)方法。本發(fā)明具有檢測(cè)準(zhǔn)確性高、漏檢率低的特點(diǎn)；另外，本發(fā)明無(wú)需要進(jìn)行信道估計(jì)，降低了整個(gè)OFDM通信系統(tǒng)的復(fù)雜程度；也不需要導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行干擾檢測(cè)門(mén)限的設(shè)定，從而提高了OFDM通信系統(tǒng)的頻譜資源利用率。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101895370SQ201010137260
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者唐萬(wàn)斌, 李少謙, 鄒武平 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)