一种基于子载波扣除的抗干扰方法
阅读说明：本技术 一种基于子载波扣除的抗干扰方法 (Anti-interference method based on subcarrier deduction ) 是由 叶玲玲 李慧来 王湘寅 曹蕾 章辰 包宇鹏 韩天昊 江欣凯 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于子载波扣除的抗干扰方法,预先在时域符号上发送指定的载波序列,收端用同样的序列进行解码,通过对频域载波进行分块统计解调信噪比和误码率,根据信噪比的将误码率大的载波块的索引指示记录下来,并且对该指示进行一段时间的滤波,通过信令发送给发端,发端在下次发送信令和数据消息时根据索引指示在无干扰的子载波块上发送,从而有效避免了干扰载波对业务传输的不利影响,提高了误码率性能。(The invention discloses an anti-interference method based on subcarrier deduction, which is characterized in that a designated carrier sequence is sent on a time domain symbol in advance, a receiving end decodes the designated carrier sequence by using the same sequence, the signal-to-noise ratio and the bit error rate are calculated and demodulated by partitioning a frequency domain carrier, an index indication of a carrier block with a large bit error rate is recorded according to the signal-to-noise ratio, filtering is carried out on the indication for a period of time, the indication is sent to a sending end through signaling, and the sending end sends the signaling and data messages on an interference-free subcarrier block according to the index indication when sending the signaling and the data messages next time, so that the adverse effect of the interference carrier on service transmission is effectively avoided, and the bit error rate performance is improved.)
技术领域
本发明涉及抗窄带干扰技术领域，具体涉及一种基于子载波扣除的抗干扰方法。
背景技术
无线自组网是一种分布式的无线分组自治网络，无固定基础设施，节点地位对等，可自由移动，拓扑动态变化，具有组网灵活、多跳中继、抗毁自愈等特点，在应急部署、公共服务、军事通信等场景应用越来越广泛。在军事通信中，信道中存在模式繁多和统计特性时变的干扰，其中高功率的窄带干扰成为破坏通信系统稳定性的主要因素之一。为了消除窄带干扰对正常通信业务传输的影响，本文提出一种基于频域子载波分块的窄带干扰识别和扣除方案，以提高系统的抗窄带干扰能力。
OFDM技术具有频带利用率高、传输速率高和抗干扰等优点，但是系统的频带较宽，很容易受到传统短波电台窄带的干扰，且当干扰严重时性能恶化的现状。自组网因为拓扑的动态变化，不能像公网系统引入多次重传机制降低单次传输误码率的性能要求，在对误码率要求较高的业务传输中，怎么消除窄带干扰对整个宽带业务传输的影响成为本专利的设计初衷。现有专利仅提出了干扰识别的方法和怎么消除对AMC调制阶数计算的影响，实际收发端AMC的信息交互需要借助控制消息，控制消息因为携带的是数据业务的关键参数信息，对误码率的要求一般都要求为0，怎么消除窄带干扰对业务传输尤其是控制消息的影响成为本专利的设计关注点。
发明内容
本发明提供了一种基于子载波扣除的抗干扰方法，为了解决现有技术中怎么消除窄带干扰对业务传输尤其是控制消息的影响的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于子载波扣除的抗干扰方法，将整个频域传输带宽以N个载波为子载波块单位分成M个子载波块，采用M个比特表示实际发送子载波块占用情况，可用的子载波块比特指示为1，被干扰的子载波块比特指示为0，包括以下步骤：
步骤1，对于控制符号，首次传输没有干扰指示信息，固定选取其中L个子载波块进行传输，并且将L个子载波块的比特指示信息FixBitmapInd在第一个控制符号里发送，并且M个比特指示信息在频域上重复发送N次，其中，L＜＝M；
步骤2，收端收到第一个控制时隙，先提取第一个控制符号进行硬判译码，然后将N个子载波块的M比特译码值分别进行对应位的累加合并：对M个累和结果从大到小进行排序，选取L个最大的累和值，其对应的载波位置的比特指示为1，其余M-L个载波位置的比特指示赋值为0，得到的M比特的子载波块的指示BitmapInd′就对应实际发送控制消息符号的子载波块指示，收端收到后续控制符号根据第一个控制符号输出的子载波块指示BitmapInd′取出相应子载波块进行解调和译码得到控制消息内容；
步骤3，收端对控制符号进行解调的同时根据得到子载波的均衡后的输出结果统计解调EVM值，解调EVM的计算过程为：
式中，Z表示收端实际检测到的发射信号，R表示理想接收信号；并按子载波块和该调度时隙里控制符号个数进行累和平均，得到每个载波块的平均EVM：
对各子载波块的平均EVM值EVM_AVG进行判决，看是否满足控制符号发送调制方式对应的解调信噪比的最低工作门限EVMThrshld，如果大于等于门限EVMThrshld，则该子载波块的比特指示为1，小于门限EVMThrshld，则该子载波块的比特指示为0：
同时统计过门限的可用子载波块的个数NumPassThrshld，如果可用子载波块的个数小于最少的子载波块数MinBlockNum，按照信噪比从高到低的顺序选取MinBlockNum块子载波块并将对应的子载波块比特指示置1，输出子载波块的比特指示BitmapInd；
步骤4，收端将得到的子载波块的比特指示BitmapInd通过控制时隙发送给发端，同步骤1，控制时隙的第一个控制符号用来发送步骤3得到的M比特的子载波块指示BitmapInd，可用子载波块比特指示的频域载波映射方法同步骤1，控制时隙其余控制符号的消息按照可用子载波块指示映射在对应的子载波块上；
步骤5，发端收到收端的控制时隙按照步骤2、步骤3先对第一个控制符号译码判决输出得到使用的子载波块指示，后根据子载波块指示从后续控制符号提取子载波块进行解调和译码处理解析得到控制消息内容用于数据时隙解析，同时根据均衡的结果按照步骤3重新计算可用子载波块指示，后根据该指示映射控制符号时隙发送；
步骤6，如果发端需要发送数据业务，该端需要先向收端发送控制时隙请求可用的时隙资源，收端在收到请求后按照步骤3计算出可用子载波块指示，并在控制消息里将该可用子载波块指示发送给发端，同时收端将可用子载波块指示信息保存下来，发端解析出可用子载波块指示后根据指示映射数据消息进行发送，收端也会根据保存的可用子载波块指示进行数据时隙的子载波块提取和解调译码处理。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于子载波扣除的抗干扰方法具有以下显著的优越效果：
1，本发明提供了一种基于子载波扣除的抗干扰方法，通过不同载波块的EVM解调信噪比和能正常进行业务传输的门限值进行比较确定被干扰的子载波块。
2，本发明提供了一种基于子载波扣除的抗干扰方法，通过用控制时隙的第一个符号的频域子载波来传输计算出的干扰子载波块指示，并且在频域子载波块进行重复发送增加传输可靠性和收端的译码正确概率。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的频域载波分块示意图；
图2为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的第一个控制符号的频域二进制发送序列示意图；
图3为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的第一个控制时隙发送流程示意图；
图4为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的控制时隙接收处理流程示意图；
图5为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的收端控制时隙发送流程示意图；
图6为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的收发端数据时隙交互流程示意图；
图7为本发明提供的一种基于子载波扣除的抗干扰方法的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1至图7所示，本发明实施例中提供了一种基于子载波扣除的抗干扰方法，将整个频域传输带宽以N个载波为子载波块单位分成M个子载波块，如下图所示，用M个比特表示实际发送子载波块占用情况，可用的子载波块比特指示为1，被干扰的子载波块比特指示为0。例如：如图1所示，自组网系统的带宽为10M，频域可用总子载波数为320，每个载波块的载波个数N为40，子载波块M为8，如果干扰子载波块为0、2、6、7，则可用子载波的比特指示可以表示为：01011100。
1)对于控制符号，首次传输没有干扰指示信息，固定选取其中L(L＜＝M)个子载波块进行传输，并且将L个子载波块的比特指示信息FixBitmapInd在第一个控制符号里发送，并且M个比特指示信息在频域上重复发送N次，例如：如图2所示，自组网10M系统，N＝40，M＝8，L＝4，首次传输选取第2、3、4、5块子载波块进行传输，则实际用于发送控制消息的子载波块指示表示为：00111100，第一个控制符号的频域载波上发送的二进制比特序列如下图所示：
2)如图3所示，收端收到第一个控制时隙，先提取第一个控制符号进行硬判译码，然后将N个子载波块的M比特译码值分别进行对应位的累加合并：对M个累和结果从大到小进行排序，选取L个最大的累和值，其对应的载波位置的比特指示为1，其余M-L个载波位置的比特指示赋值为0，得到的M比特的子载波块的指示BitmapInd′就对应实际发送控制消息符号的子载波块指示，收端收到后续控制符号根据第一个控制符号输出的子载波块指示BitmapInd′取出相应子载波块进行解调和译码得到控制消息内容。
3)收端对控制符号进行解调的同时根据得到子载波的均衡后的输出结果统计解调EVM信噪比，解调EVM信噪比的计算过程为：
式中，Z表示收端实际检测到的发射信号，R表示理想接收信号；并按子载波块和该调度时隙里控制符号个数进行累和平均，得到每个载波块的平均EVM信噪比：
对各子载波块的平均EVM信噪比EVM_AVG进行判决，看是否满足控制符号发送调制方式对应的解调信噪比的最低工作门限EVMThrshld，如果大于等于门限EVMThrshld，则该子载波块的比特指示为1，小于门限EVMThrshld，则该子载波块的比特指示为0：
同时统计过门限的可用子载波块的个数NumPassThrshld，如果可用子载波块的个数小于子载波块数MinBlockNum，则按照信噪比从高到低的顺序选取MinBlockNum块子载波块并将对应的子载波块比特指示置1，输出子载波块的比特指示BitmapInd。
4)如图4所示，收端将得到的子载波块的比特指示BitmapInd通过控制时隙发送给发端，(发送过程)同步骤1，控制时隙的第一个控制符号用来发送步骤3中得到的M比特的子载波块指示BitmapInd，可用子载波块比特指示的频域载波映射方法同1(发送过程)同步骤1，控制时隙其余控制符号的消息按照可用子载波块指示映射在对应的子载波块上。
5)如图5所示，发端收到收端的控制时隙按照2)、3)的步骤先对第一个控制符号译码判决输出得到使用的子载波块指示，后根据子载波块指示从后续控制符号提取有用的子载波块进行解调和译码处理，解析得到有用的(想一下)控制消息，同时根据均衡的结果重新计算(步骤3)可用子载波块指示，后根据该子载波块指示映射控制符号时隙发送。
6)如图6所示，如果发端需要发送数据业务，则该发端需要先向收端发送控制时隙请求可用的时隙资源，收端在收到请求后计算出(步骤3)可用子载波块指示，并在控制消息里将该可用子载波块指示发送给发端，同时收端将可用子载波块指示信息保存下来，发端解析出可用子载波块指示后根据指示映射数据消息进行发送，收端也会根据保存的可用子载波块指示进行数据业务的子载波块提取和解调译码处理。
表1仿真参数
参数类型
参数设置
信道类型
AWGN
调制阶数+码率
QPSK 1/2
信道编码方式
RS+CC
控制时隙OFDM符号个数
4
仿真时隙数
10000
带宽
24MHz
干扰带宽百分比/％
12.5
窄带干扰相对功率
50
进一步地，结合表1和图7能够看到系统带宽为24M，存在的窄带干扰带宽比例为12.5％，干扰强度为50dB的情况下，如果不进行子载波扣除方式的干扰消除，系统的误码率会很高(＞0.1)且随着信噪比的上升并不会有明显改善，因此OFDM系统在强窄带干扰环境中必须进行窄带干扰消除，否则很难进行正常的业务传输。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
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