一種ofdm通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法。包括以下步驟：以O(shè)FDM通信系統(tǒng)中至少一個OFDM符號的空閑子載波的平均能量設(shè)定判決門限；對之后的OFDM符號的空閑子載波的平均能量進行估計，并和判決門限進行比較，檢測是否存在脈沖噪聲；根據(jù)比較結(jié)果，進行判決門限的更新，以及給出是否檢測到脈沖噪聲的指示。本發(fā)明利用OFDM通信系統(tǒng)中空閑子載波上并不調(diào)制數(shù)據(jù)，能量主要來自高斯噪聲以及相鄰子載波能量泄露，而脈沖噪聲本身能量通常明顯高于高斯噪聲能量的特性，來進行脈沖噪聲的檢測。
【專利說明】
一種OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[00011本發(fā)明涉及正交頻分復(fù)用(0FDM)通信系統(tǒng)，具體涉及一種0FDM通信系統(tǒng)中的脈沖 噪聲檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 正交頻分復(fù)用(0FDM)技術(shù)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，它的調(diào)制和解調(diào)是分別基于快 速傅立葉反變換（IFFT)和快速傅立葉變換(FFT)來實現(xiàn)的，是實現(xiàn)復(fù)雜度最低、應(yīng)用最廣的 一種多載波傳輸方案。(FDM數(shù)據(jù)將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為并行 的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。在接收端可以通過相關(guān)技術(shù)將正交信號 分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。
[0003] 對于實際通信系統(tǒng)，除了加性的高斯白噪聲，通常還存在大量具有突出的尖峰脈 沖的脈沖噪聲，它是影響通信系統(tǒng)性能的主要噪聲之一。脈沖噪聲廣泛存在于地面通信系 統(tǒng)中，他們主要來自雷電，汽車發(fā)動機點火，靜電釋放，電氣開關(guān)切換設(shè)備等自然或者人為 的因素。相較于高斯噪聲，不同來源的脈沖噪聲主要有以下兩個共同點：1.能量集中在短時 間內(nèi)；2.能量和信號能量可比擬，或者更高，比背景熱噪聲高得多，具有短時性、突發(fā)性和不 可預(yù)測性。
[0004] 相對于單載波系統(tǒng)來說，(FDM系統(tǒng)對低能量脈沖噪聲更加具有魯棒性，這是因為 0FDM的接收機端的FFT處理，將時域上一個0FDM符號周期內(nèi)的脈沖噪聲擴展到頻域上。因為 脈沖噪聲能量被平均到所有子載波上，這一定程度上削弱了脈沖噪聲的影響。然而，因為 FFT的能量擴展作用，高能量的脈沖噪聲經(jīng)過頻域擴展后對每一個子載波都會進行惡化，可 能導(dǎo)致所有子載波都出現(xiàn)符號判決錯誤。
[0005] 目前脈沖噪聲的檢測主要分為時域檢測和頻域檢測兩種方式。對于時域檢測方 式，通?；诙虝r內(nèi)脈沖噪聲時域能量遠大于信號能量來進行檢測，具體做法是選定一定 長度的時域窗，如果在這個時域窗內(nèi)的能量超過門限值的樣點數(shù)大于一定比例，則認為存 在脈沖噪聲。但是因為0FDM信號在時域上本身就是高斯的，峰均比本身就比較大，所以時域 檢測方法的準確度難以保證。對于頻域檢測方式，0FDM系統(tǒng)的接收端FFT操作將脈沖噪聲的 能量擴展到了整個頻譜上，相對于頻域上的信號能量，被擴散后的脈沖噪聲能量變小，只有 脈沖噪聲能量很大才能比較準確的檢測出來，對于能量較低的脈沖噪聲，效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種0FDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法。 利用0FDM通信系統(tǒng)中空閑子載波上并不調(diào)制數(shù)據(jù)，能量主要來自高斯噪聲以及相鄰子載波 能量泄露，而脈沖噪聲本身能量通常明顯高于高斯噪聲能量的特性，來進行脈沖噪聲的檢 測 。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] 一種0FDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，包括以下步驟：
[0009] 1)在OFDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端，在第一個OFDM符號調(diào)制之前的映射階段，對于 不調(diào)制有用數(shù)據(jù)的子載波置零，作為空閑子載波;在0FDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收端，估計所述 空閑子載波的平均能量；
[001 0] 2)在0FDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端，在第二個0FDM符號調(diào)制之前的映射階段，對于 不調(diào)制有用數(shù)據(jù)的子載波置零，作為空閑子載波;在0FDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收端，對該第二 個0FDM符號解調(diào)之后的空閑子載波的平均能量進行估計，并利用第一個0FDM符號估計出的 空閑子載波平均能量計算判決門限，將第二個符號上的空閑子載波平均能量與判決門限進 行比較，檢測是否存在脈沖噪聲；
[0011] 3)根據(jù)比較結(jié)果，進行空閑子載波平均能量的更新，以及給出是否檢測到脈沖噪 聲的指示;若第二個0FDM符號中空閑子載波的平均能量高于判決門限，則給出檢測到脈沖 噪聲指示，并且不進行空閑子載波平均能量的更新;否則不給出檢測到脈沖噪聲指示，并且 進行空閑子載波能量更新；
[0012] 4)以此類推，對第三個至第N個0FDM符號中的空閑子載波的平均能量進行估計，并 根據(jù)更新后或未更新的空閑子載波平均能量計算的判決門限進行門限比較;根據(jù)比較結(jié) 果，進行空閑子載波平均能量的更新，以及給出是否檢測到脈沖噪聲的指示，其中N為0FDM 通信系統(tǒng)中OFDM符號的數(shù)量。
[0013] 步驟1)、2)和4)中0FDM符號中的空閑子載波的位置以及數(shù)量可以根據(jù)實際系統(tǒng)情 況，頻譜效率等綜合確定。
[0014] 步驟1)、2)和4)中進行空閑子載波平均能量估計可以使用不連續(xù)的空閑子載波進 行估計。
[0015] 步驟1)、2)和4)中進行空閑子載波能量估計的時候剔除受相鄰子載波能量泄露或 單頻干擾的空閑子載波。
[0016] 步驟2)中判決門限是由第一個0FDM符號空閑子載波平均能量直接乘以一個大于1 的系數(shù)得到。
[0017] 步驟4)中判決門限是由前面多個0FDM符號空閑子載波平均能量直接乘以一個大 于1的系數(shù)得到。
[0018] 步驟3)和4)中空閑子載波平均能量的更新過程為:pnew= (l-t)*p〇id+t*p，其中pnew 為更新后的空閑子載波平均能量，P〇id為更新前的空閑子載波平均能量，p為當前OFDM符號 估計到的空閑子載波平均能量，t為大于0小于1的系數(shù)。
[0019]本發(fā)明提出了一種適用于0FDM通信系統(tǒng)的脈沖噪聲檢測方法。本發(fā)明基于0FDM通 信系統(tǒng)中空閑子載波上并不調(diào)制數(shù)據(jù)，能量主要來自高斯噪聲以及相鄰子載波能量泄露， 而脈沖噪聲本身能量通常明顯高于高斯噪聲能量的特性，來進行脈沖噪聲的檢測。是一種 新的脈沖噪聲頻域檢測方式，克服了 0FDM時域信號高斯特性，峰均比大，時域檢測方法準確 度低，而頻域信號能量較大，脈沖噪聲擴展到整個頻譜后能量占比小，傳統(tǒng)頻域檢測方法效 果不理想的缺陷。
【附圖說明】
[0020]圖1為一實施例中一個實際0FDM通信系統(tǒng)中0FDM符號通常的子載波規(guī)劃示意圖； [0021]圖2是本發(fā)明一實施例中的0FDM通信系統(tǒng)脈沖噪聲檢測方法的接收機流程框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，可以理解的是，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施 例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有 其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023] 一般的0FDM通信系統(tǒng)中，為了降低對濾波器滾降特性的要求，以及減小對相鄰信 道的干擾，CFDM符號頻帶邊緣的一段子載波通常不會調(diào)制數(shù)據(jù);而0FDM符號的頻帶中心位 置，由于會受到本振影響，通常也會留出一些子載波并不調(diào)制數(shù)據(jù)，我們統(tǒng)稱這些不調(diào)制數(shù) 據(jù)的子載波為空閑子載波。
[0024]本發(fā)明一種0FDM通信系統(tǒng)的脈沖噪聲檢測方法的一實施例，其步驟包括：
[0025] 1)對一個子載波個數(shù)為N的0FDM通信系統(tǒng)發(fā)射機子載波映射時，對不調(diào)制有用數(shù) 據(jù)的空閑子載波直接置零，此時第q個符號映射之后的數(shù)據(jù)類似于圖1中所示，如果左中右 三個空閑子載波組的子載波數(shù)分別為見，他和犯個，左右兩個數(shù)據(jù)子載波組的子載波個數(shù)為 DjPD2,并且滿足N = N1+D1+N2+D2+N3,則映射之后的數(shù)據(jù)為X q=[0 0…0 Xq(0)…XjDi-DO 0…0 Xq (D!)…Xq(Di+D2-1) 0 0…0 ]，經(jīng)過OFDM調(diào)制，DAC采樣等處理發(fā)射到信道。
[0026] 2)在接收機端，對第q個0FDM符號進行0FDM解調(diào)，得到解調(diào)之后的數(shù)據(jù)為\ = [1(0)…1(? 4，仰…L(A) 1,(0)……
[0027] 其中Y的下標q表示第q個OFDM符號，Y的下標N的表示空閑子載波，D表示數(shù)據(jù)子載 波，N/D的下標數(shù)字表示第幾個空閑/數(shù)據(jù)子載波組。
[0028] 3)選出用作脈沖噪聲判斷的第一個空閑子載波組Ni，計算空閑子載波平均能量
[0029] 4)用第一個空閑子載波組階來進行脈沖噪聲能量判決，判決門限為= ，如 果氣^大于或者等于Pthr，則表示存在脈沖噪聲，則脈沖標識impulSe_flag = 1;否則表示不 存在脈沖噪聲，此時impulse_flag = 0。
[0030] 其中為前面q_l個OFDM符號中沒有檢測到脈沖噪聲的空閑子載波加權(quán)平均得 到的空閑子載波平均能量，C為得到當前判決門限所要乘的系數(shù)，并且C必須大于1。
[0031] 5)對空閑子載波平均能量更新，如果impulSe_flag=l，則Γ，即不進 行更新，保持之前q-l個0FDM符號的加權(quán)平均值不變；如果impulse_flag = 0，則 =(1-，利用當前0FDM符號估計出的平均能量進行更新。
[0032] 其中t為當前第q個0FDM符號進行空閑子載波能量更新時的加權(quán)系數(shù)，并且必須滿 足0〈t〈l。
[0033] 本發(fā)明一實施例中，在步驟1)中三個空閑子載波組的空閑子載波個數(shù)見，仏和詠中 的任意一個或者多個可以為0,比如可以只有左邊和右邊兩個空閑子載波組，也可以只有中 間的一個空閑子載波組，也可以三個空閑子載波組都為0,或是在整個0FDM符號的某個位置 插入空閑子載波。同時，步驟1)中也并不要求每一個0FDM符號都存在空閑子載波，可以是某 些特殊類型幀的OFDM符號才存在空閑子載波。
[0034] 可以選擇左邊組他，中間組犯或者右邊組N3中的任意一組或者多組來進行。可以每 組都進行獨立的一次脈沖噪聲門限判決，也可以多組進行綜合平均，只進行一次噪聲門限 判決。
[0035]如每組都進行獨立的門限判決，各組的判決結(jié)果不一定是一致的，因為信道中還 存在其他噪聲，可能會影響各組判決結(jié)果。如果每一組進行獨立的判決，最終判定是否存在 脈沖噪聲可以有多種策略，比如：1.如果有一組判決結(jié)果存在脈沖噪聲，則認為檢測到脈沖 噪聲;2.至少有兩組判決判決結(jié)果存在脈沖噪聲，才認為檢測到脈沖噪聲;3.至少三組都判 決存在，才認為檢測到脈沖噪聲；以此類推。
[0036]本發(fā)明一實施例中，步驟2)中的0FDM解調(diào)之后的空閑子載波和數(shù)據(jù)子載波位置分 配應(yīng)該與步驟1)中相對應(yīng)。
[0037]本發(fā)明一實施例中，步驟3)中，計算當前0FDM符號空閑子載波平均能量時，也可以 使用第2個空閑子載波組，則平均能量，
，或者使用第3個空閑子載波 組，則平均能量）
，或者使用3個空閑子載波組的任意多個，比如使用 所有3個組來估計，則平均能量，
，也可以 使用任意空閑子載波組的任意某些子載波來估計，如果某些空閑子載波本身受單頻等干 擾，本身能量就比較大，則計算平均能量時應(yīng)該跳過這些空閑子載波，不然會影響脈沖噪聲 檢測結(jié)果。
[0038] 本發(fā)明一實施例中，步驟5)中對空閑子載波平均能量民"更新方式不僅限于該步 驟中所述的方式，比如即使檢測出impu 1 s e_f lag = 1，也對ΡΛ>進行更新，只是當前符號的更 新權(quán)重較小。步驟5)中的平均方式也不僅限于所述的方式，比如可以保留前面Μ個0FDM的空 閑子載波能量平均值，然后進行加權(quán)平均，以此更新
[0039] 圖2所示為本發(fā)明一實施例的接收機工作流程框圖，包括OFDM解調(diào)，空閑子載波挑 選和平均能量計算，脈沖噪聲檢測門限判決和空閑子載波能量更新等模塊。
[0040] 以上通過一實例描述了一種適用于0FDM通信系統(tǒng)的脈沖噪聲檢測方法，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明做一定的變形或修改;其 制備方法也不限于實施例中所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，包括以下步驟： 1) 在OFDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端，在第一個OFDM符號調(diào)制之前的映射階段，對于不調(diào) 制有用數(shù)據(jù)的子載波置零，作為空閑子載波;在OFDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收端，估計所述空閑 子載波的平均能量； 2) 在OFDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端，在第二個OFDM符號調(diào)制之前的映射階段，對于不調(diào) 制有用數(shù)據(jù)的子載波置零，作為空閑子載波;在OFDM通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收端，對該第二個 OFDM符號解調(diào)之后的空閑子載波的平均能量進行估計，并利用第一個OFDM符號估計出的空 閑子載波平均能量計算判決門限，將第二個OFDM符號上的空閑子載波平均能量與判決門限 進行比較，檢測是否存在脈沖噪聲； 3) 根據(jù)比較結(jié)果，進行空閑子載波平均能量的更新，以及給出是否檢測到脈沖噪聲的 指示;若第二個OFDM符號中空閑子載波的平均能量高于判決門限，則給出檢測到脈沖噪聲 指示，并且不進行空閑子載波平均能量的更新;否則不給出檢測到脈沖噪聲指示，并且進行 空閑子載波能量更新； 4) 以此類推，對第三個至第N個OFDM符號中的空閑子載波的平均能量進行估計，并根據(jù) 更新后或未更新的空閑子載波平均能量計算的判決門限進行門限比較;根據(jù)比較結(jié)果，進 行空閑子載波平均能量的更新，以及給出是否檢測到脈沖噪聲的指示，其中N為OFDM通信系 統(tǒng)中OFDM符號的數(shù)量。2. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟1 )、2) 和4)中OFDM符號中的空閑子載波的位置以及數(shù)量根據(jù)OFDM通信系統(tǒng)的頻譜效率確定。3. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟1 )、2) 和4)中進行空閑子載波平均能量估計使用不連續(xù)的空閑子載波進行估計。4. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟1 )、2) 和4)中進行空閑子載波能量估計的時候剔除受相鄰子載波能量泄露或單頻干擾的空閑子 載波。5. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟2)中判 決門限是由第一個OFDM符號空閑子載波平均能量直接乘以一個大于1的系數(shù)得到。6. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟4)中判 決門限是由前面多個OFDM符號空閑子載波平均能量直接乘以一個大于1的系數(shù)得到。7. 如權(quán)利要求1所述的OFDM通信系統(tǒng)中的脈沖噪聲檢測方法，其特征在于，步驟3)和4) 中空閑子載波平均能量的更新過程為:Ρ_=(1-υ*ρ〇 1(1+?*ρ，其中ρ_為更新后的空閑子載 波平均能量，Poid為更新前的空閑子載波平均能量，ρ為當前OFDM符號估計到的空閑子載波 平均能量，t為大于0小于1的系數(shù)。
【文檔編號】H04B17/309GK105897630SQ201610206435
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】劉躍, 趙輝, 張 誠
【申請人】北京瀚諾半導(dǎo)體科技有限公司