一种多载波通信系统中脉冲噪声的联合抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信领域，设及一种多载波通信系统中脉冲噪声抑制技术，具体 为一种多载波通信系统中脉冲噪声的联合抑制方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的快速发展，对通信数据传输的性能要求越来越高，另一方面 VHF/UHF频段的无线通信中饱受着脉冲噪声的干扰。除了加性高斯白噪声，脉冲噪声是导致 无线通信系统性能恶化的另一种加性噪声源，运主要是由汽车的火花塞点火装置、电气开 关切换设备、高压线W及闪电等引发的。与高斯白噪声相比，脉冲噪声的产生具有突发性、 短脉冲、能量高且尖锐的特征。研究表明，无线通信系统受脉冲噪声的影响主要分布在VHF 和较低的UHF频段上，随着城市的现代化W及电气设备的普及，脉冲噪声在该频段范围的影 响会更加严重。
[0003] 为了降低在频率选择性衰落信道下的均衡复杂度W及提高对脉冲噪声的鲁棒性， (FDM(正交频分复用)被提出并已经广泛的用于诸如DTMB(数字电视地面广播）、DVB(数字视 频广播KWiMAX(全球微波互联接入)等无线系统和化C电力线载波通信中。文献中提到，相 对于单载波系统来说，OFDM对低能量的脉冲噪声具有天生的鲁棒性，运是因为(FDM的接收 机端的DFT(离散傅里叶变换）处理将时域上一个OFDM符号周期内的脉冲噪声扩展到频域 上。一方面，因为脉冲噪声能量被平均到所有的子载波上，运一定程度上削弱了脉冲噪声的 影响，但另一方面，同时因为DFT的能量扩展作用，高能量的脉冲噪声经过频域扩展后恶化 了每个子载波的载波能量噪声比，运导致了更严重的符号判决错误。
[0004] 由于脉冲噪声的出现概率小，并且OFDM受脉冲噪声的影响取决于单个OFDM符号周 期内的脉冲总能量，所W载波数大的OFDM系统在降低脉冲影响方面更具有优势。对于在低 UHF频段下的无线通信系统中，由于在编码交织深度和载波数量相对不足，使得在物理层必 须采用额外的算法来抑制脉冲噪声。
[0005] 针对VHF/UHF频段普遍存在的脉冲噪声，目前主要的抑制方法有时域非线性处理、 加大交织深度、滤波器补偿法等。时域非线性处理主要有清零、限幅、清零与限幅结合等方 法。运些算法简单，易实现，在实际应用中表现出良好的特性，特别是对高能量的脉冲噪声 能起到一个很好的抑制作用。但时域处理中要找到一个合适的清零或限幅口限值并不容 易，同时经过时域处理算法本身会引入负噪声，所W运个方法并不能带来很大的性能提升。 利用OFDM特性在时域采用块交织技术，能进一步消弱脉冲噪声的影响;运种方法在低阶的 调制方式下，在对抗不同程度的脉冲噪声体现出良好的性能，但在高阶调制下，特别是强脉 冲的环境下加大交织深度只会带来更严重的误码率，同时字节交织还会加大系统的复杂 度；同时运种方法对实际的噪声环境具有一定的依赖性，同时还需在系统性能和复杂度之 间进行取舍。滤波器补偿法是一种周期脉冲噪声的抑制算法，该算法在频域进行多OFDM符 号的脉冲噪声检测，通过多数表决的方法决定脉冲噪声在子载波的位置；同时在系统同步 之前设计多阶自适应的IIR陷波滤波器来抑制周期噪声，再通过IIR陷波滤波器补偿失真的 接收信号，在译码端进行前向纠错(FEC)处理，W-定的带宽代价获得大的误码率改善了； 但运个方法的局限性也很明显，只能抑制周期性的脉冲噪声，对突发性的脉冲噪声不具备 抑制作用。
[0006] 由上述背景可知，在实际的噪声环境中，传统的脉冲噪声抑制方法面临系统复杂 度高、性能提升空间有限、对环境的依赖程度高等问题，使得抑制性能很难达到高速准确数 据流的要求。因为脉冲噪声具有突发性、持续时间短能量高且尖锐的特点，脉冲噪声环境恶 劣同时兼顾系统复杂度的考虑运就对我们在物理层设计抑制方法具有很高的要求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种多载波通信系统中脉冲噪声的联合抑制方法，该方法 结合突发噪声环境中脉冲噪声的特点，将时域的非线性处理和频域反馈噪声估计方法相结 合;并且在Bernoulli-Gaussian和Middleton A类两种典型的脉冲噪声模型下通过了仿真 验证，结果显示，该方法能够很大程度的降低符号误码率，并在高脉冲噪声功率的条件下， 达到速度更快、准确度更高的抑制。本发明采用的技术方案为：
[0008] -种多载波通信系统中脉冲噪声的联合抑制方法，包括W下步骤：
[0009] 步骤1、对待处理信号Z化)进行时域非线性预处理，得到y化)信号；
[0010] 步骤2、将经过时域非线性预处理的y化)信号进行FFT变换到频域，得到频域信号Y 化)；
[0011] 步骤3、在频域进行硬判决处理，得到信号Z'化）；
[0012]步骤4、将硬判决后的信号Z'化)进行IFFT变换得到时域信号y'化）；
[0013] 步骤5、用步骤1得到信号y化)减去步骤4得到y'化)信号得到n'化）；
[0014] 步骤6、利用信号n'化)计算得到负脉冲噪声估计i '化）；
[0015] 步骤7、用步骤1得到y化)减去步骤6得到负脉冲噪声估计i'（k)信号，得到脉冲噪 声联合抑制后信号Z '化)。
[0016] 进一步的，所述步骤1中时域非线性预处理采用置零的方法。
[0017] 所述步骤6的具体步骤为：
[0018] 首先，计算信号n'化)的平均功率为S，
[0020]则负脉冲噪声估计为：
,C为脉冲噪声估计口限值。
[0022] 本发明的发明效果在于：提供一种多载波通信系统中脉冲噪声的联合抑制方法， 该方法结合突发噪声环境中脉冲噪声的特点，将时域的非线性处理和频域反馈噪声估计方 法相结合;有效抑制脉冲噪声对多载波通信的影响，大大提高无线通信系统的鲁棒性。
【附图说明】
[0023] 图1为系统流程图。
[0024]图2为时频联合抑制流程框图。
[00巧]图3为Bernoul Ii-Gaussian噪声的采样值。
[00%]图4为Middleton A类噪声的采样值。
[0027]图5为Blanking最佳口限仿真结果图。
[002引图6为不同Bla址ing 口限值的理论性能曲线图。
[0029] 图7为硬判决过程示意图。
[0030] 图8为脉冲噪声的联合抑制中的消除过程。
[0031 ]图9为Bernoulli-Gaussian噪声模型下从SNR的角度看不同抑制方法的性能曲线。
[0032] 图10为Bernoul Ii-Gaussian噪声模型下从SINR的角度看不同抑制方法的性能曲 线。
[0033] 图11为Bernoulli-Gaussian噪声模型下联合抑制算法的性能曲线。
[0034] 图12为Middleton噪声模型下从SNR的角度看不同抑制方法的性能曲线。
[0035] 图13为Middleton噪声模型下从SINR的角度看不同抑制方法的性能曲线。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0037] 本实施例的系统流程图如图1所示，图中展现了数据流经过的所有模块，运也是 OFDM系统标准的原理框图，为了重现脉冲噪声，信道中加入了Bernoulli-Gaussian和 Middleton A类两种典型的脉冲噪声模型，假设理想信道估计和理想定时同步。
[0038] 时频联合抑制实现框图如图2所示，主要由时域非线性处理模块、FFI和IFFT模块、 硬判决器W及脉冲噪声估计器构成。Z化)表示接收端接收到的待抑制的信号，y化)表示经 过时域非线性预处理的信号，Y化)表示经过预处理的信号再FFT的结果，Z'化)是Y化)信号 经过硬判决器的结果，y'化)为硬判决信号IFFT变回到时域后的结果，y化)减去y'化)运个 结果得到脉冲噪声的待估计值n'（k)，i '化)表示经过脉冲噪声估计器的结果，最后再用y 化)减去脉冲噪声估计值i '化)才得到Z '化)。
[0039] 首先介绍BernoulIi-Gaussian和Middleton A类两种脉冲噪声模型，运两类噪声 都是加性噪声。Bernoul Ii-Gaussian脉冲噪声模型是一种高斯噪声模型，该模型中脉冲噪 声分布在所有的时域符号中，表示为一个独立同分布