[发明专利]一种OFDM系统子载波间干扰自消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种抑制正交频率复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM)系统中子载波间干扰(Intercarrier Interference,ICI)问题的新方案。

背景技术

通过将数据分配到多路正交子载波，OFDM系统的频谱效率得到了极大地提升。同传统的调制方案相比，OFDM系统具有更高的频偏效率，并且很大程度上减轻了码间干扰和多径频率选择性衰落造成的影响。然而，OFDM系统特有的严格子载波正交特性对于频率同步偏差和多普勒频移极为敏感。由它们产生的子载波间干扰(ICI)极大地恶化了OFDM系统的性能。

为了解决OFDM系统的ICI问题，几种具有代表性的解决方案被相继提出，包括频域均衡，时域加窗，相关编码，和ICI自干扰消除等方法。尽管频域均衡和时域加窗的方法可以在一定程度上抑制ICI，但是极高的系统复杂性限制了它们进一步的发展。相关编码通过在时域上将发射数据流引入相关性可以使ICI在很大程度上得到消除，但是由于其引入了多电平信号会导致数据解调性能变差。ICI干扰自消除方法(OFDM with ICI self-cancellation)采用多项式编码将每个发射频域数据依一定的准则映射到多个子载波上传输，在接收到这些冗余信息后进行合并，能极大地抑制ICI。

由于ICI的功率大小与子载波的激活数目成正比，因此抑制ICI可以通过减少激活子载波的数目来实现。但是，这样做会使系统的频谱效率降低。近年来，一篇文献提出了一种名为载波序列调制IM-OFDM(OFDM with Index Modulation,IM-OFDM)方案。这个方案将空间调制的概念用于OFDM，随机地选择一部分子载波空载，并使子载波的序列号同时携带信息以确保频谱效率。该方案的系统性能在不同的信道条件下优于传统的OFDM。然而，由于此方案中的子载波排列方式采用集中式(Localized grouping)分布，相邻的子载波容易同时经历深衰落，排列方式并未达到最佳化。为了解决这个问题，一篇文献对IM-OFDM方案的排列方式进行优化，提出了采用分布式(Interleaved grouping)进行排列的IM-OFDM方案。此方法可以获得频率分集，显著地提升系统的性能。

由于IM-OFDM方案中一部分子载波空置，激活子载波数目在一定程度上减小，因此IM-OFDM方案具备抑制ICI的潜能。但是，在ICI的条件下，IM-OFDM的系统性能会极大地恶化。这是由于ICI会导致不激活子载波上的功率被抬高，使接收端容易将子载波的状态由不激活误判为激活，进而错误地解调数据，致使其抑制ICI的潜能被埋没。因此对于IM-OFDM方案，如何获取其抑制ICI的特性，抵抗频率偏移等原因所造成的ICI成为该项技术发展的关键。现有的文献中并未给出获取此方案抑制ICI特性的方法。因此，现阶段迫切需要设计一种能够实现ICI抑制的IM-OFDM方案。

发明内容

为了解决IM-OFDM方案在有ICI的情况下，不激活子载波上的功率被干扰信号抬高，容易导致接收端误判子载波的激活状态，极大地恶化系统性能的问题本发明提出了一种一种OFDM系统子载波间干扰自消除方法(IM-OFDM with ICI self-cancellation)，将IM-OFDM与ICI干扰自消除方案结合起来，获得优于ICI干扰自消除方案及IM-OFDM方案的误比特率性能。

本发明提出的一种OFDM系统子载波间干扰自消除方法，包含以下步骤：

步骤1，将OFDM系统的所有子载波进行分组，对每个分组选择一定数目的子载波对激活，并将信息调制到激活子载波上；

步骤2，系统中的每对子载波进行ICI干扰自消除调制；

步骤3，发射端，调制后所有的子载波对以分布式进行排列；

步骤4，接收端，对系统中的每对子载波进行ICI干扰自消除解调；

步骤5，将系统中所有的子载波对恢复为原来的集中式排列；

步骤6，对每一组子载波采用最大似然法则进行激活状态检测，并解调激活子载波上的数据。

步骤1中所述子载波对激活的方法包括以下步骤：

步骤11，将OFDM系统中的N个子载波分为G组，每组包含L对子载波；

步骤12，在L对子载波中选择m对子载波激活，则共有C(L，m)种不同的组合方式，激活的子载波序列通过字典编纂法得到。