基于tdc 的ofdm 抗干擾技術(shù)研究

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1、基于TDC的OFDM抗干擾技術(shù)研究文/臧笑峰針對傳統(tǒng)的頻域陷波抗干擾技術(shù)對OFDM系統(tǒng)有用信號損傷較大的缺點，提出了一種基于變換域通信（TDC）的抗干擾技術(shù)，利用變換域中電磁環(huán)境采樣結(jié)果，通過動態(tài)調(diào)整OFDM系統(tǒng)中可用子載波的組成來對OFDM信號進(jìn)行設(shè)計來抗干擾，并且對該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，在接收端添加了數(shù)字濾波模塊，有效的減小了干擾的功率泄漏問題，研究結(jié)果表明這種方法相對于傳統(tǒng)的頻域陷波抗干擾算法，性能上有了較大提升。摘要因此可以將變換域通信系統(tǒng)的“規(guī)避”思想運用到OFDM系統(tǒng)的抗干擾中來：首先通過電磁頻譜估計方法檢測出干擾的駐留頻帶，然后根據(jù)門限判決結(jié)果得到反映

2、整個頻段的可利用情況的基函數(shù)，根據(jù)基函數(shù)關(guān)閉受窄帶干擾影響的子載波頻帶，通過調(diào)整OFDM系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端所使用的子載波從而使OFDM系統(tǒng)的發(fā)射部分和接收部分避免使用受干擾影響嚴(yán)重的子載波頻帶?；赥DC的OFDM抗干擾示意圖如圖2所示。2.1基函數(shù)的生成在發(fā)送前要對當(dāng)前通信的電磁環(huán)境進(jìn)行采樣和頻譜分析，對干擾進(jìn)行識別，確定被干擾占用的頻段。電磁環(huán)境譜的準(zhǔn)確估計是系統(tǒng)能夠高效工作的前提,也是整個系統(tǒng)的核心。有兩個思路可以用來獲得正確的基函數(shù)，一是基于FFT變換的能量檢測方法，二是基于現(xiàn)代譜估計的方法。在確定可用頻譜時，可以先根據(jù)接收端電磁環(huán)境采樣的結(jié)果計算功率

3、譜密度A(ω)，將其與一個選定的門限值h相比較，然后將高于門限的頻帶的譜函數(shù)值標(biāo)記為0，表明該頻帶有干擾，不能使用；低于門限的頻帶的譜函數(shù)值標(biāo)記為1，表明該頻帶可以使用。由此得到一個由0和1構(gòu)成的譜向量函數(shù)A'(ω)。在這里，門限的設(shè)置是很重要的，門限設(shè)的高了可能會導(dǎo)致有的干擾頻段被漏掉，導(dǎo)致通信的時候不能有效地避開受嚴(yán)重干擾的頻段，如果設(shè)的低了，會使有些頻段被誤判為干擾頻段，造成可用于傳輸?shù)念l段減少，傳輸速率降低。2.2自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)在基于變換域通信的OFDM系統(tǒng)中，隨著基函數(shù)的變化，我們收發(fā)數(shù)據(jù)所采用的子載波也應(yīng)該隨之動態(tài)的分配。發(fā)送端：在生成了基函數(shù)之

4、后，假設(shè)OFDM系統(tǒng)的總的載波數(shù)目是N，通過譜估計和判決形成的基函數(shù)的模中1的個數(shù)是m，則應(yīng)該選擇在沒有干擾的m個子載波上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對應(yīng)的在進(jìn)行串/并變換時，所形成的數(shù)據(jù)的路數(shù)也應(yīng)該為m，這樣才能使數(shù)據(jù)匹配的在無干擾的m個子載波上傳輸，而在受干擾的子載波上不傳輸數(shù)據(jù)。接收端：在接收端進(jìn)行FFT之后，可以根據(jù)基函數(shù)中1的位置對應(yīng)的從N路子載波的數(shù)據(jù)中取出對應(yīng)的m路數(shù)據(jù)。2.3分析與改進(jìn)為方便起見，這里采用非對齊的多音干擾來分析干擾對于系統(tǒng)的影響，部分頻帶干擾可以類比多音干擾進(jìn)行分析，設(shè)多音干擾為：12()0()1mNjmnNmmJnJeNπ−+ε=

5、=Σ（1）為了分析方便我們添加了N個多音干擾，實際中某些干擾的幅度Jm可能為零，其中εm是在歸一化子載波間隔為1T的情況下距離子載波中心頻率mT的頻率偏差，它是(−0.5,0.5]區(qū)間上均勻分布的一個隨機(jī)變量。mJ為干擾頻率()mmT+ε處的干擾幅度。則收端在經(jīng)過FFT變換之后，多音干擾泄漏到第k個子載波上的總的功率為:11()0sin()sin()sin()sin(())mNjNmkkkNkmkmmkmJJJeNmkNNπεπεπεπεπε−−+−=≠=++−Σ（2）由公式（2）可以看出與子載波非對齊

6、的多音干擾經(jīng)過FFT變換之后使每個子載波上的數(shù)據(jù)均疊加了干擾，并且干擾于所有的干擾頻率，子載波頻率距離干擾頻率越近，被泄漏的功率越大，受到的影響越大，當(dāng)干擾的功率較大時，對系統(tǒng)的影響也越嚴(yán)重。所以單純的采用基于TDC的干擾規(guī)避方式雖然躲開了受影響比較嚴(yán)重的子載波頻帶，性能會有一定提升，但是由于沒有將干擾消除掉，在干擾數(shù)目較多、功率較大的情況下泄漏到某個子載波上的總的干擾功率也是很可觀的，可能對收端的解調(diào)判決產(chǎn)生較大影響。因此這里提出在接收端將干擾濾除掉，這樣既克服了在接收端直接進(jìn)行頻域陷波對有用信號損傷大的缺點，又避免了單純采用基于TDC的干擾規(guī)避技術(shù)時干擾功率

7、泄露較大的缺點，可以有效的提升系統(tǒng)性能。在接收端的OFDM解調(diào)模塊添加數(shù)字濾波單元示意圖如圖3所示。3仿真結(jié)果與分析仿真得到基于TDC的系統(tǒng)的誤碼率性能曲線如圖4所示。可以看出基于TDC的抗干擾方式的性能相對于傳統(tǒng)頻域陷波方式在誤碼率為10-2時信噪比有1dB的改善，而且走勢與理想曲線一致。4結(jié)束語文中將變換域通信中“規(guī)避”的思想引入到OFDM系統(tǒng)中。由于干擾泄漏，基于變換域通信思想的OFDM系統(tǒng)不能徹底消除窄帶干擾，因此提出了在系統(tǒng)中加入自適應(yīng)數(shù)字濾波的方法消除干擾泄漏。仿真分析表明，該方法比傳統(tǒng)的頻域陷波方法的抗干擾性能有較明顯的提升，并且能夠消除傳統(tǒng)的頻域

8、陷波方法中較高的誤碼平層