一种抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种OFDM系统中抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法及系统。该方法的步骤包括：1）发射端发送用于进行信道估计的训练信号到接收端；2）接收端利用训练信号进行子载波的信道估计；3）接收端利用子载波的信道估计结果和训练信号进行子载波的SNR估计；4）接收端联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制，并把AMC控制结果反馈到发射端。本发明专利技术不仅能在没有单频干扰或窄带干扰的情况下工作，并且在存在较大的单频干扰或窄带干扰的情况下，仍能正确地进行自适应调制。

【技术实现步骤摘要】
一种抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法和系统
本专利技术属于数字通信
，具体涉及一种OFDM系统中联合子载波SNR估计值与信道幅度响应估计值的自适应调制方法，以及采用该方法的OFDM系统，在接收信号中存在较大单频和窄带干扰时仍然能够准确地进行自适应调制。
技术介绍
在信道时变的OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用）系统中，由于信道的多径特性，在通信频带中会产生深衰落，导致一部分子载波处的SNR（SignaltoNoiseRatio，信号功率与噪声功率之比）的降低；由于信道还具有时变特性，深衰落的位置和衰落的大小随着时间变化而改变。接收端为了保证通信系统的误码性能，可以采用AMC（AutomaticModulationandCoding，自适应调制编码）控制的方法，在低信噪比的子载波上采用低阶调制格式和（或）使用更强的纠错编码，从而降低这部分子载波上承载信号的误码率。进行AMC需要子载波的SNR信息，子载波的SNR估计又依赖于子载波上的信道估计。信道与SNR的检测方法分数据辅助检测与非数据辅助检测两种。数据辅助检测方法中，接收端已知发射数据，通过处理发射与接收数据进行信道估计与相应的SNR检测；非数据辅助检测方法中，接收端不知道发射数据，但可以通过收发恒定幅度信号等方法估计信道，然后进行SNR检测。在传统的通信系统中，仅通过SNR信息进行AMC控制。然而，无论采用数据辅助检测或非数据辅助检测方法，当接收信号中存在强单频干扰或窄带干扰时，由于单频干扰或窄带干扰的功率远大于子载波上的信号功率，信道估计无法正常工作，从而导致SNR无法正常估计，AMC无法正常运作。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种OFDM系统中联合子载波SNR估计值与信道幅度响应估计值的自适应调制方法，以及采用该方法的OFDM系统，在存在较大的单频干扰或窄带干扰的情况下，仍能正确地进行自适应调制。本专利技术的联合信道幅度响应估计值与子载波SNR估计值的自适应调制技术方案如下：一种OFDM系统中抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法，其步骤包括：1）发射端发送用于进行信道估计的训练信号到接收端；2）接收端利用训练信号进行子载波的信道估计；3）接收端利用子载波的信道估计结果和训练信号进行子载波的SNR估计；4）接收端联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制，并把AMC控制结果反馈到发射端。更进一步，本方法在子载波信道估计和SNR估计时，既可以使用数据辅助检测，也可以使用非数据辅助检测的方法。更进一步，步骤2）进行信道估计的方法基于下式：Y(k)=H(k)X(k)+N(k)，其中，k表示OFDM系统的子载波编号，X(k)表示第k个子载波上的发射信号，H(k)表示第k个子载波上的信道频域响应，N(k)表示第k个子载波上的高斯白噪声，Y(k)表示第k个子载波上的接收信号。不考虑高斯白噪声的干扰，信道估计值可以表示为：可以用收发多次训练信号进行估计、取平均值的方法来降低噪声N(k)的影响。更进一步，步骤3）进行SNR估计的方法如下：3.1）由下式估算噪声功率：其中为第k个子载波上的噪声估计值；3.2）由下式估算子载波上的信噪比（SNR）：其中，γ(k)表示第k个子载波上的信噪比估计值。信噪比的估计应该在信道估计完成以后进行，也可与信道估计同步进行。更进一步，步骤4）中联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计进行自适应调制（AMC）的方法如下：4.1）设定一个信道幅度门限阈值η用于检测信道幅度异常，η与所有子载波信道估计值的幅度的平均值有关；4.2）设定一个窗长Nwin，用于确定检测到信道幅度异常后进行信噪比修正的子载波范围；4.3）对各子载波的信道估计值的幅度值进行检测，若第k个子载波的信道幅度估计值大于设定的阈值η，则把对应子载波位置以及相邻±Nwin个子载波的位置标记为“不可用”；4.4）经过上述步骤处理过后，未被标记为“不可用”的子载波按照该子载波上的信噪比γ(k)进行自适应调制。一种采用上述方法的使用AMC技术的OFDM数字通信系统，包括发射端和接收端，发射端发送用于进行信道估计的训练信号到接收端；接收端利用训练信号进行子载波的信道估计，并利用子载波的信道估计结果和训练信号进行子载波的SNR估计，然后联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制，并把AMC控制结果反馈到发射端。进一步地，对本专利技术的联合信道幅度估计与信噪比估计的有效性说明如下：a)当不存在窄带或单频干扰时，联合估计过程中不存在超过阈值η的子载波信道相应幅度联合估计的效果等效于传统估计算法；b)当存在窄带或单频干扰时，接收信号可以表示为：Y(k)=H(k)X(k)+I(k)+N(k)，其中I(k)表示第k个子载波上的窄带干扰或单频干扰。由于窄带干扰或单频干扰在子载波上的功率通常远大于该子载波上的信号功率，因此有I(k)>>H(k)X(k)，此时的信道估计值的幅度值为：相应的，第k个子载波上的噪声估计值为：此时第k个子载波上的信噪比估计值为：可见，当存在强单频或强窄带干扰时，信道估计无法正常工作，系统所估计出的SNR近似于“干扰比信号与噪声之和”，干扰越大，估计出的信噪比反而越高，因此仅凭信噪比作为AMC的依据会错误地在受单频或窄带干扰严重的子载波上承载信息、在干扰较轻的子载波上错误地承载高调制格式的信息。当存在强单频或强窄带干扰时，尽管信道估计无法正常工作，但此时由于故可以通过检测信道幅度异常来判断单频干扰的出现，并对错误估计的信噪比进行处理，从而正确地进行AMC控制。本专利技术的优点与技术效果在于：本专利技术提出的OFDM系统中联合子载波信噪比估计值与信道幅度响应估计值的自适应调制方法，不仅能在没有单频干扰或窄带干扰的情况下工作，并且在存在较大的单频干扰或窄带干扰的情况下，仍能正确地进行自适应调制。附图说明图1是传统带AMC技术的OFDM数字通信系统流程示意图；图2是本专利技术提出的抗单频和窄带干扰AMC技术的OFDM数字通信系统流程示意图；图3（（a），（b））是现有OFDM数字通信系统不存在强单频干扰情况下的子载波SNR估计示意图和自适应调制控制示意图；图4（（a），（b））是现有OFDM数字通信系统存在强单频干扰情况下的子载波SNR估计示意图和自适应调制控制示意图；图5（（a），（b），（c））是本专利技术提出的OFDM数字通信系统不存在强单频干扰情况下的子载波信道估计示意图、子载波SNR估计示意图和自适应调制控制示意图；图6（（a），（b），（c））是本专利技术提出的OFDM数字通信系统存在强单频干扰情况下的子载波信道估计示意图、子载波SNR估计示意图和自适应调制控制示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术所述的联合子载波SNR估计值与信道幅度响应估计值的自适应调制方法，但不构成对本专利技术的限制。现有带AMC技术的OFDM数字通信系统流程示意图如图1所示，工作流程如下：1.发送端，数据源产生“0”“1”二进制比特数据流；2.发送端，数字调制模块根据AMC模块的指示，把二进制数据流调制成数据符号流X(k)作为频域数据；3.发送端，IFFT（InverseFastFourier本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDM系统中抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法，其步骤包括：1）发射端发送用于进行信道估计的训练信号到接收端；2）接收端利用训练信号进行子载波的信道估计；3）接收端利用子载波的信道估计结果和训练信号进行子载波的SNR估计；4）接收端联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制，并把AMC控制结果反馈到发射端。

【技术特征摘要】
1.一种OFDM系统中抵抗单频和窄带干扰的自适应调制方法，其步骤包括：1)发射端发送用于进行信道估计的训练信号到接收端；2)接收端利用训练信号进行子载波的信道估计；3)接收端利用子载波的信道估计结果和训练信号进行子载波的SNR估计；4)接收端联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制，并把AMC控制结果反馈到发射端；所述联合子载波信道估计结果和子载波SNR估计结果进行AMC控制的方法是：4.1)设定一个信道幅度门限阈值η用于检测信道幅度异常，η与所有子载波信道估计值的幅度的平均值有关；4.2)设定一个窗长Nwin，用于确定检测到信道幅度异常后进行信噪比修正的子载波范围；4.3)对各子载波的信道估计值的幅度值进行检测，若第k个子载波的信道幅度估计值大于设定的阈值η，则把对应子载波位置以及相邻±Nwin个子载波的位置标记为不可用；4.4)经过上述步骤处理过后，未被标记为不可用的子载波按照该子载波上的信噪比估计值γ(k)进行自适应调制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：使用数据辅助检测的方法或者非数据辅助检测的方法进行所述子载波的信道估计以及所述子载波的SNR估计。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)采用下式进行信道估计：Y(k)＝H(k)X(k)+N(k)，其中，k表示OFDM系统的子载波编号，X(k)表示第k个子载波上发射的训练信号，H(k)表示第k个子载波上的信道频域响应，N(k)表示第k个子载波上的高斯白噪声，Y(k)表示第k个子载波上的接收信号。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：不考虑高斯白噪声的干扰，信道估计值表示为：5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：费永强，赵辉，赵玉萍，李斗，李红滨，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：