一种超高速移动ofdm系统的ici自适应抑制方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高速移动正交频分复用（OFDM）系统的载波间干扰（ICI）自适应抑制方法，本方法利用循环前缀（CP）序列中未被干扰的序列，实现初步抑制ICI，同时构成一个ICI减小的新的OFDM符号序列，再通过自适应相位旋转共轭消除（PRCC）方法，进一步抑制残余ICI，其中利用CP初步抑制ICI的过程嵌套在自适应PRCC过程内。本发明方法解决了超高速移动OFDM系统中的ICI难题，而且具有抑制干扰能力强、自适应性好和误码率低等优点。
【专利说明】一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明涉及无线通信中的通信信号处理方法，特别是涉及一种超高速移动正交频 分复用（0FDM)系统的载波间干扰（ICI)自适应抑制方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 现今，随着宽带移动通信系统的不断演进和为了满足人们对传输速率和超高速移 动性的要求，无线通信系统将会提供越来越高的数据速率和更加可靠的通信质量保障。而 0FDM技术具有高传输速率和抗频率选择性多径衰落等优点，使得0FDM技术已经被公认为 是宽带移动通信物理层中的关键技术之一，并且，基于长期演进（LTE)的准4G技术目前已 经开始大规模地建设和投入商用。LTE系统的关键技术就是0FDM技术。0FDM技术是将整 个信道宽带划分为许多窄带并分配给每个载波，从而对频率选择性衰落多径信道具有一定 的鲁棒性。各载波之间保持相互正交的关系，使得0FDM技术有一个高的频谱利用率，从而 提供高的传输速率。对于多径时延衰落信道，0FDM通过插入循环前缀来消除符号间干扰。 然而，0FDM技术也有缺点，其最大的缺点是要求严格的载波正交性。在移动通信环境下，尤 其是在超高速移动通信环境下，由于终端快速移动，使得0FDM系统产生了载波频偏，破坏 了子载波间的正交性，引起ICI，使通信性能急剧下降。因此，抑制ICI是超高速移动0FDM 系统中要解决的关键问题之一。纵观国内外关于抑制ICI的方法，主要分为以下三大类：频 域均衡、时域加窗和自消除方法。频域均衡有名的算法是迫零算法和最小均方误差算法，但 这两种算法需要一个矩阵求逆过程，计算复杂度较大，为此引入连续干扰消除技术和平行 干扰消除技术。平行干扰消除技术是以牺牲性能为代价来降低计算复杂度。时域加窗主要 是通过设计各种各样的窗函数来削弱和抑制ICI。如升余弦窗、二阶连续窗、最优奈奎斯特 窗和多普勒-矩形窗等。自消除方法的核心思想是通过对发射信号和接收信号的处理使得 ICI能够相互抵消或抑制。为解决0FDM系统可支持超高速移动，并获得较好的通信质量，高 效地ICI抑制方法技术将受到重视。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种超1?速移动0FDM系统的 ICI自适应抑制方法，具有抑制干扰能力强、自适应性好和误码率低等优点。为达到上述目 的，本发明采用下述技术方案：一种超高速移动0FDM系统的ICI自适应抑制方法，用于抑制 超高速移动0FDM系统中的ICI，其特征在于利用CP序列中未被干扰的序列，实现初步抑制 ICI，同时构成一个ICI减小的新的0FDM符号序列，再通过自适应PRCC方法，进一步抑制残 余ICI，其中利用CP初步抑制ICI的过程嵌套在自适应PRCC过程内；包括下列步骤： (1) 将信息bit流进行串并S/P转换及调制映射后组成一个有況个有效数据的OFDM 符号
【权利要求】
1. 一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法，用于抑制超高速移动OFDM系统 中的ICI，其特征在于利用CP序列中未被干扰的序列，实现初步抑制ICI，同时构成一个ICI 减小的新的OFDM符号序列，再通过自适应PRCC方法，进一步抑制残余ICI，其中利用CP初 步抑制ICI的过程嵌套在自适应PRCC过程内；包括下列步骤： (1) 将信息bit流进行串并S/P转换及调制映射后组成一个有
个有效数据的OFDM 符号
个有效数据； (2) 数据 m 经
点IFFT处理后得到时域信号
即有
然后进行并串P/S转换并在每个OFDM符号前插入循 环前缀CP，CP长度为%个采样a
此时一个OFDM符号的长度 由y变为(夏+%); (3) 然后对每个OFDM符号序列
> 两路处理；对每个OFDM 符号的处理过程都一样，以下只表述对一个OFDM符号的处理过程，其中，第一路按 原序列
传输，第二路按序列
的共轭序列
丨专输； (4) 然后将第一路与第二路串行拼接形成两个OFDM符号序列，S卩，原来的一个OFDM符 号经两路处理再串行拼接后成了两个OFDM符号；然后经数模D/A变换和上变频后得到信 号波形信肩
为时间变量，将
I射出去，经多径莱斯衰落信道
印加性噪声
后，接收端收到的信号为
(5) 彳彳
经下变频、模数A/D变换和串行分路后，得到对应发送的两个OFDM符号序 列；其中，第一个OFDM符号即为第一路处理信号，第二个OFDM符号即为第二路处理信号， 定义接收到的第一路信号为
I二路信号为
;信道建模为抽头时延线性模型，则第一路Λ(Λ)=
第二路
，其中,I：为信道多径数，最大时延扩展为1)，且CP长 )
以消除符号间干扰（ISI); (6) 由可知，CP中最多前
个信号被干扰，后议
卜信号没有被干 扰，这样在一个OFDM符号内，可以利用由CP中没有被干扰的后
Μ言号和CP之 后的￥个有效信号组成的序列，在此序列中抽取由相邻个信号组成的一些时域子序列， 再对每个时域子序列进行U点FFT处理得到相应的频域子序列，然后线性平均加权合并这 些频域子序列来实现初步抑制ICI，所有时域子序列(央
个）为··
其一般表不式为
t表第 P个时域子序列，其每个元素为
FFT处理后得到频 域子序列γ--〇,然后线性平均加权合并这些频域子序列便得到一个ICI减小的长度为#的 新OFDM符，
和的每个信号可表示>
(0S，U)，其中
:则，将上述处理过程应用到接收端收到的第一路和第二路OFDM符号中，其 中，第一路完全按照上述处理过程处理，第二路是对原OFDM符号取共轭运算后再按照上述 处理过程处理，这样，便得到第一路对应长度为]f的新OFDM符号和第二路对应长度为 的新OFDM符号Z 2，其中中的每个信号分别为：
(7) 然后右
的每个信号上分别附加一个旋转相位(?和%，则有
:再采用最大比值合并（MRC)法合并这两路信号序列得 到合并输出序列Z 其中，通过调整旋转相位@和%，使得输出序列2'的载波干扰比（CIR) 最大化，以便更准确地检测出携带的数据信息,此时称这组旋转相位为最优旋转 相右
(8) 最优旋转相的选取可分别通过求CIR关于的偏导数并令各自偏 导等于0得到，如下所示：
为降低计算复杂度，采取每传输两路OFDM符号更新一次最优相位；随着OFDM符号的不 断传输，最优相位也不断地更新，把这种接收处理称为自适应接收处理，整个对OFDM符号 的处理过程称为自适应PRCC法，其中利用CP初步抑制ICI的过程嵌套在自适应PRCC过程 内，自适应PRCC过程执行完毕后便实现抑制残余ICI ; (9)然后将合并输出序列黑^!过单抽头均衡器得到检测数据序歹I最后进行解调和 并串P/S转换得到传输的信息bit流。
2. 如权利要求1所述的一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法，其特征在 于：步骤（1)和步骤（9)的调制映射和解调映射采用QPSK或16QAM。
3. 如权利要求1所述的一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法，其特征在 于：步骤（4)中两路OFDM符号序列采取第一路的一个OFDM符号在前第二路的一个OFDM符 号在后的交替拼接方式进行串行拼接。
4. 如权利要求1所述的一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法，其特征在 于：步骤（5)中CP长度的选取由信道最大时延扩展决定，选取CP长度为最大时延扩展的4 倍。
5. 如权利要求1所述的一种超高速移动OFDM系统的ICI自适应抑制方法，其特征在 于：步骤（7)中最大比值合并法即为实施系数加权处理使得最后输出的信号干扰噪声比 (SINR)最大。
【文档编号】H04L27/26GK104301282SQ201410589999
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】焦戊臣, 王军华, 方勇 申请人:上海大学