一种基于非线性Sqrt Chirp脉冲的多频带正交互补码超宽带系统干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于非线性Sqd CMrp脉冲的多频带正交互补码超宽带系统干 扰抑制方法，属于无线通信的技术领域。
【背景技术】
[0002] 超宽带(UWB)技术因其具有传输功率低，易实现，抗干扰能力强及多径分辨率高等 优点，引起了学术界和工业界越来越多的关注。超宽带技术可W在较短的距离内，为便携电 子设备和通信设备之间提供高速而可靠的数据传输。上述特点使得超宽带技术在无线通 信、雷达、精确定位等领域具有广阔的应用前景，尤其是在室内短距离高速无线通信中具有 无可比拟的优势。
[0003] UWB信号极宽的带宽和极低的传输功率决定了其不可避免的会受到其它窄带通信 系统的干扰，因此必须采用窄带干扰(NBI)抑制技术来解决超宽带系统与窄带系统的共存 问题，运也是超宽带技术的研究热点之一。目前关于窄带干扰对UWB系统的影响及抑制方法 的研究已有不少成果。H.B. Shen 等（参见 H.B. Sien, W.H. Zhang ,and K.S. Kwak, "Modified chirp waveforms in cognitive UWB system/' in Proc. ICC Workshops'08,pp.504-507, May.2008.)采用频谱规避的思想设计非线性化i巧脉冲来抑制窄带干扰。基于化i巧函数特 性，上述方法只需经过时域处理即可改变相应的频域特性，从而达到抑制窄带干扰的目的， 但仅考虑了单窄带干扰的抑制。W.Liu等（参见W丄iu，W.X.Zou and F.M.Xu，et al/'A Novel Frequency-band Coded Orthogonal UWB Chirp Pulse Design for Cognitive NBI Suppression ,''Microwave ,Antenna ,Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications，pp. 1048-1051,2007)将UWB频带划分为很多的子频带，利用伪 随机(PN)序列对子频带进行编码，使得子频带的化i巧脉冲具有正交性，从而避免多用户之 间的干扰。上述方法采用PN码，而要使每个用户的各子频带的化i巧脉冲均具有正交性，会 使系统设计复杂且无法有效降低系统多径干扰。C. Wang等（参见C. Wang，M. D. Ma，R. D. Ying and Y.H. Yang, ('Narrowband Interference Mitigation in DS-UWB systems," IEEE Signal Processing Letters,vol. 17,no.5,pp.429-432,2010.)首次将编码辅助的干扰抑 制技术引入到直接序列扩频超宽带化S-UWB)系统中，提出了一种抑制窄带干扰的新型扩频 序列，但获得该序列的运算过程复杂。传统的DS-UWB系统中采用的扩频码都是单码(如m序 列、Walsh码、Gold序列等），而研究表明单码不能同时具有理想的自相关和互相关特性，因 此基于单码的超宽带系统抗干扰能力有限。本发明所采用的正交互补码是一种不同于单码 的复合码序列，它由一组元码构成，具有理想的相关特性，即自相关函数的旁瓣和互相关函 数均为零。由于正交互补码的理想相关特性，其已经在CDMA系统中得到了广泛的关注和研 究。H.H. Chen等研究了基于正交互补码的CDMA系统（参见H.H. Chen, S.W. Chua and M.Guizani, ('On next generation CDMA technologies:The REAL approach for perfect orthogonal code generation IEEE Trans . on Vehicular Technology , vol. 57 , pp. 2822-2833,2007)，其可W完全消除多径与多址干扰，并能采用堆找偏移(OS)调制方案 实现多速率传输。现有超宽带系统在抗多窄带干扰、多径和多址干扰方面的设计方面缺少 设计灵活性，且难W实现对上述典型干扰的同时抑制和消除。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术方案所存在的缺陷和不足，本发明提供了一种基于非线性Sqrt 化irp脉冲的多频带正交互补码超宽带系统干扰抑制方法，该方法将UWB频带进行合理划 分，有益于实现窄带干扰抑制，同时提高系统传输效率，而采用并行传输方式的OCC UWB系 统可W在抑制多径、多址干扰的同时提高系统传输速率和实现多速率传输。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种基于非线性Sqd Chi巧脉冲的多频带正交互补码超宽带系统干扰抑制方法， 其中所述的超宽带系统包括一组发射节点和单个目的终端，其中发射节点组中含多个发射 节点，每个发射节点对应一个用户，其和目的终端均设置单根天线，发射节点通过无线多径 信道向目的终端发送多用户信号；目的终端接收到的信号来自于发射节点组发送的有用信 号、其它UWB用户信号，W及信道环境中存在的多窄带干扰信号、子频带干扰信号、多径信号 和高斯白噪声信号，所述干扰抑制方法的具体步骤如下：
[0007] A、UWB通信系统准备开始工作；
[0008] B、UWB通信系统利用频谱感知技术得到通信环境中多窄带干扰信号所处的频带 化(山而川）和对应中屯、频率的)，托（1，2，-，斯^1川和&^分别为第^'个窄带干扰信号的 下限频率和上限频率，N为通信环境中窄带干扰信号的个数；
[0009] C、根据窄带干扰信号的频带位置将UWB通信系统的可用频段的带宽分成L个子频 带，每一个子频带分配一个OCC码，且对每一个子频带匹配和设置一个相应的化i巧脉冲Wi (t)，ie(l，2,…，L)，且 L〉N;
[0010] D、设UWB通信系统共有K个用户，{Ci，C2,…，巧是一正交互补序列集，第k个用户的 OCC为公二切，却，.'..^，...，項立，1是第1^个用户的0〇：的元码个数，每个元码€,:包含仍个码 片，即采用OC邱马对每一个子频带进行扩频；
[0011] E、根据子频带的个数，将数据比特按L位一组进行传输，经过串并转换为L个支路 在对应L个子频带上并行传输;每条支路进行OC讶广频，然后与决定各自频带的化i巧脉冲相 乘，每比特经扩频码调制后的化i巧脉冲表征为
，其中E{±1}为 第k个用户发送的第n个数据比特，4 G ;±n是用户k第i个元码的第j个码片;设第1个用户 为期望用户，第2到第k个用户的最后到达路径与第1个用户的最先到达路径间的时延为T = 札+(，其中g = 均匀分布于[0，1'。]，1'。是每个码片的持续时间，每个元码的持续时 间为 Tp=(Nc+n+l)Tc;
[0012] F、信源发送数据比特，通过OCC扩频调制的化irp脉冲来表征数据比特，数据比特 经过L个并行支路传输，之后所有的发送信号叠加在一起经过天线发射进入多径信道传输， 除多径衰落外，与UWB系统共存的窄带系统、UWB通信系统中的其它用户UWB信号W及加性高 斯白噪声对期望用户的UWB信号产生干扰，共同出现在接收信号中；
[001 ；3] G、在接收端，采用Rake接收机对每个子频带内的接收信号r (t)进行处理，Rake接 收机包含F个相关器，相关器对接收信号r(t)与模板信号m(t)的乘积进行积分；
[0014] H、在第1个子频带内，将接收信号r(t)与对应模板信号m(t)进行相关，其输出判决 变量为Zi，& = Su+Si+Sm+泣+SF+Sn，其中Su为有用信号分量、Si为窄带干扰分量、Sm为多址干扰 分量、Sp为多径干扰分量、Sf为子频带干扰项、Sn