【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，尤其涉及一种时变ofdm系统中的联合脉冲干扰和窄带干扰消除方法。
技术介绍
1、正交频分复用(ofdm)作为一种多载波调制技术，拥有抗多径衰落等优势，被广泛应用于各种无线通信领域。这些领域如水声通信领域中，收发端之间高速移动造成的多普勒频移是一种不可避免的影响。同时，由于自然环境或军事方面的因素，在这些应用领域中还往往存在脉冲干扰和窄带干扰，严重影响通信质量和性能。因此，在复杂多变的通信环境中，找到一种多普勒和联合干扰同时存在时的信号处理方案尤为重要。
2、截取法、限幅法以及两者结合的混合方法是常用的非线性脉冲干扰消除方法。对窄带干扰的抑制也大多通过频率估计来减轻窄带干扰因频率与子载波不匹配带来的功率泄露，而后通过峰值检测对其置零处理。然而这些方法均会引起信号的失真，对数据的解调造成影响，故需要对干扰幅值进行更精确地估计来提升通信性能。同时，对于两种干扰以及载波频偏同时存在的情况，这三者之间均相互影响，传统方法并不适用于此种通信场景中，因此需要提出一种新的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提出一种时变ofdm系统中的联合脉冲干扰和窄带干扰消除方法。针对时变信道下ofdm通信，载波频偏带来的子载波间干扰不仅使有用数据的解调性能恶化，也影响着脉冲干扰和窄带干扰的估计与消除；同时，两种联合干扰的存在，也对发送的数据和载波频偏频率估计存在着一定的影响。为了提高系统的鲁棒性，需要找到一种合理且有效的方式补偿或消除载波频偏和联合干扰来提升通信质量
2、本专利技术的方案是用于时变ofdm系统，系统中信号发送端的处理包括：
3、将发送的源比特数据进行符号映射，星座映射符号经过串并转换(s/p)，ofdm调制，再进行并串转换(p/s)。其中符号映射可采用的正交相移键控调制(qpsk)或正交振幅调制(qam)；
4、在每个ofdm符号的前后分别加入前导码和补零(zp)，如图1所示，最后发送出去。其中前导码为多普勒不敏感信号，可采用如线性调频(lfm)信号或双曲调频(hfm)信号等；
5、本专利技术主要针对接收信号的处理，因此在方案中将信号的发送过程略去，接收信号的处理具体包括：
6、s1、对接收信号先利用前导码完成载波频偏估计与补偿后再进行干扰消除，消除的对象为补偿后信号中新的干扰成分，由理论可以得到其仍为脉冲干扰与窄带干扰的叠加，具体为：
7、采用lfm信号作为前导码，利用lfm信号的模糊函数进行频偏估计：
8、
9、其中，yl[nl]为接收的lfm信号，xl[nl]为发送的lfm信号，f△为ofdm子载波间隔，nf为量化点数，tlfm为lfm信号的持续时间，ts为采样时间间隔；
10、估计的载波频偏频率为对应载波频偏矩阵为对载波频偏进行补偿后得到的信号表示为：
11、
12、其中，y是离散采样后的接收信号，h为托普利兹矩阵，fpre为预编码矩阵，x为发送的频域ofdm信号，和分别为脉冲干扰和窄带干扰，w为零均值加性高斯白噪声；
13、s2、针对存在的联合干扰，先在频域对信号峰值频率和相应幅值进行检测与估计，重构出窄带干扰并进行消除，具体为：
14、将窄带干扰建模为单音干扰：
15、
16、其中，p＝n+nzp，n为ofdm符号长度，nzp为zp长度，a0为干扰幅值，干扰的中心频率最靠近第m个子载波，且服从均匀分布；将通过矩阵的形式表示为：
17、
18、其中，中只有第m个元素为非零值；
19、对λ和zm进行估计来重构具体为：
20、根据峰值检测来获得频域最大值点对应的位置，记为
21、利用chirp-z变换对单音干扰频谱范围为的频段进行频谱细化，令f△为子载波间隔，定义chirp-z变换后的频域信号为yczt(l)；
22、取yczt(l)最大值点对应的l为lm，则m的估计值为：
23、
24、其中nc为chirp-z变换的频谱细化点数，根据m得到相应的估计
25、载波频偏补偿后信号的频域表达式为：
26、
27、其中，fp为p维傅里叶变换矩阵，为外部噪声。投影到v的左零子空间，即使得uv＝0，有：
28、
29、其中由于zm为稀疏向量，且非零值的位置已知，采用最小二乘算法对其进行估计，得到zm非零值的估计值为
30、
31、其中b为ua的第列；最终估计的单音干扰为进行单音干扰消除后的信号为：
32、
33、s3、利用turbo压缩感知算法估计脉冲干扰，从得到的信号中减去脉冲干扰，得到联合干扰消除后的信号，具体为：
34、定义脉冲干扰服从伯努利高斯分布，对于一个长度为p的脉冲干扰向量其每个元素的概率密度函数为：
35、
36、其中为脉冲干扰的稀疏度，表示复高斯概率密度函数，其均值为0，方差为ni；定义发送信号的空子载波标号集合为γ，空子载波数目为nnull，定义一个选择矩阵其每一列只有一个元素为1，其余为0，且1的位置取决于空子载波标号；在zp-ofdm系统中，采用尾部数据覆盖叠加的方法来保持子载波之间的正交性，令各部分信号分别由变为变为变为且稀疏度变为则有：
37、
38、其中fn为n维傅里叶变换矩阵，为零均值高斯白噪声，方差为n0，将上式重新改写为：
39、
40、其中将作为输入输入到turbo压缩感知模块，最后输出估计的脉冲干扰再进行脉冲干扰消除后得到最后输出的信号为
41、
42、然后利用脉冲干扰消除后的信号进行信号检测。
43、本专利技术针对时变ofdm系统中存在的载波频偏和联合干扰，提出先利用前导码对载波频偏进行补偿，再根据窄带干扰在频域的大幅度特性对窄带干扰进行估计与消除，最后通过空子载波测量，利用脉冲干扰的时域稀疏性对其进行估计与消除。
44、本专利技术的有益效果为，本专利技术适用于存在联合干扰的移动通信环境，提出的方法能够实现频偏补偿与干扰消除，提升通信质量。
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1.一种时变OFDM系统中的联合脉冲干扰和窄带干扰消除方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种时变ofdm系统中的联合脉冲干扰和窄...
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