一种CR-OFDM系统中抑制旁瓣干扰的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种CR-OFDM系统中抑制旁瓣干扰的方法与装置，它对消除载波的方法进行了改进，对优化范围内SU对PU的干扰总和进行分析，将此作为一个受发射功率限制的线性最小二乘问题，通过引入比OFDM系统子载波间隔更小的频率间隔，可以获得更大的自由度，从而得到最优的权重因子，用于产生时域抵消信号以达到理想的旁瓣干扰抑制效果，间隔越小抑制旁瓣干扰的效果越显著。并且发射功率的限制越宽松，抑制效果越好。然而，在宽松的发射功率约束下，BER性能将变差。因此，需要在干扰抑制效果和认知用户BER性能之间进行权衡。仿真结果表明，通过合理的设置参数，可以在SU用户自身传输差错率满足要求的前提下，达到很好的旁瓣干扰抑制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及CR-OFDM系统中的旁瓣干扰的抑制。背景资料随着无线通信技术的发展，无线频谱正成为稀缺资源。然而，频谱政策任务组(SPT)的报告指出，许可用户的频谱利用率非常低。认知无线电(CR)是一种充分利用稀缺频谱资源的有效方法，它通过感知无线环境，寻求可用频谱资源，进行智能、动态的频谱选择，打破了传统的固定划分频谱资源的方式，从而提高了频谱资源的利用率。在认知无线电网络中，用户包括授权用户(PrimaryUser，简称PU)与认知用户(SecondaryUser，简称SU)：前者享有频谱的优先使用权，后者则动态跟踪前者的频谱占用情况，在其未使用的空闲频谱上通信。称为SU的认知无线电用户或次级用户将检测频谱占用情况，找到授权用户或主用户暂时空白或未使用频谱。基于OFDM的CR系统将整个频谱分成彼此之间存在很小且相等的间隔的许多频带。因此，CR-OFDM的次级用户(SUs)可以利用主用户(PUs)未使用的频谱，使得频谱资源得到更有效的利用。但是，SU大量的带外旁瓣功率可能对PU带来潜在的严重干扰。因此，次级用户的旁瓣必须被有效地抑制。一些抑制OFDM符号旁瓣的技术已经被提出来。通过设置保护带，关闭次级用户频带两端的某些子载波以保护PU的传输是常用方法。然而，这些方法会导致频谱资源浪费。窗口化所发送的信号在时域相乘和在频域的成形滤波器信号会显著增加复杂性。与成形滤波器相乘的信号相当于在时域的卷积，这导致OFDM符号之间的干扰。此外，子载波进行加权(SW)和加性信号(AS)也是有用的方法，以减少旁瓣功率，而SW不能在OFDM系统中应用QAM。因为QAM的解调是信号的振幅，可能受未知的加权系数的影响。此外，消除载波(CC)的方法能够克服现有方法的缺点。它的关键点是插入了一些子载波作为保护频带位于已使用的OFDM频谱两端。它们不是用来传输数据的，而是用来进行复杂加权系数的计算去抵消传输数据信号中的旁瓣功率，它将为PUs创造一个干净和空白的频谱。然而，消除载波只是在次级用户频带两端的极少量的载波，它们的频点与OFDM系统有相同的间隔，无论在数量和精度上都不能使旁瓣足够小。因此，我们需要提出一种新的方法，以更精确地减少旁瓣功率，从而产生更好的抑制效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种更精确有效地抑制CR-OFDM系统中旁瓣干扰的方法：扩展消除载波(ECC)，以及它在CR-OFDM系统中的实现装置，在时域进行处理，通过FFT变换等效于频域使用了比OFDM系统子载波更密集的消除子载波，并且它们可以改变自己的权重因子，使得在计算权值时有更多的自由度，性能可以得到优化。扩展消除载波的原理如图(1)所示，ECC只是作用于数据载波的两端，不占用PU的频带。具体实施过程如图(2)，为具有ECC方法的CR-OFDM系统实现的基本流程。该流程包括以下步骤：1.信号源生成二进制数据并通过数字调制，例如QPSK，8PSK，16QAM调制，以产生一个复数据序列D(n)。2.通过S/P转换，将串行数据转换成N路并行数据，其中N是傅里叶变换的长度。3.IFFT变换将D(n)变为N个长度的时域信号，然后通过P/S转换成串行数据d(n)。数据载波d(n)的旁瓣计算如下：K个子载波的数据信号的频率是由x(0),x(1),...x(k-1)表示。D(k)是调制在载波k上的数据符号。在CR-OFDM系统中，符号的离散时间形式表示为：d(n)=1NΣk∈SD(k)exp(j2πkΔfnfs)=1NΣk∈SD(k)exp(j2πkΔfN),n=0,..N-1---(1)]]>其中N是快速傅立叶反变换的大小，S是一组数据子载波的索引。Δf是系统子载波之间的频率间隔，fs是数据的采样频率。我们要观察的是在优化范围内的旁瓣功率。如果我们把M个频点{f0t,f1t,...,fM-1t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CR‑OFDM系统中抑制旁瓣的方法，其特征在于，包括：在优化的范围内，计算原始发送的数据信号d(n)产生的旁瓣干扰，推导出用矩阵形式表达的干扰；在优化的范围内，计算ECC产生的时域抵消信号c(n)产生的旁瓣干扰，推导出用矩阵形式表达的干扰；结合两种干扰，得到SU影响PU的干扰总和，并将此作为一个线性最小二乘问题，这个问题受发射功率的限制，求解后得到ECC的加权系数，从而确定时域抵消信号c(n)；最终发送数据的t(n)是原始发送信信号d(n)和消除信号c(n)的总和。

【技术特征摘要】
1.一种CR-OFDM系统中抑制旁瓣的方法，其特征在于，包括：
在优化的范围内，计算原始发送的数据信号d(n)产生的旁瓣干扰，推导出用矩阵形式
表达的干扰；
在优化的范围内，计算ECC产生的时域抵消信号c(n)产生的旁瓣干扰，推导出用矩阵形
式表达的干扰；
结合两种干扰，得到SU影响PU的干扰总和，并将此作为一个线性最小二乘问题，这个问
题受发射功率的限制，求解后得到ECC的加权系数，从而确定时域抵消信号c(n)；
最终发送数据的t(n)是原始发送信信号d(n)和消除信号c(n)的总和。
2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚峰，温天伟，夏凯茜，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11