一种抗干扰方法
【专利摘要】本发明提供了一种抗干扰方法，基于TD?LTE系统所采用的OFDM技术的频分特性，先获取信号的最优判决门限值；接着，利用所述最优判决门限值判决TD?LTE系统的接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波上承载的信号重新分配给无干扰的子载波，即重新分配无干扰的频谱资源，从而在信号传输时避开干扰，以提高信号传输的可靠性，达到抗干扰的目的。
【专利说明】
一种抗干扰方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种抗干扰方法。
【背景技术】
[0002] 随着TD-LTE宽带无线通信技术在智能电网，国防军事等专用领域的不断深入应 用，宽带无线通信专网所面临的电磁环境也变得越来越复杂。在民用领域，由于大量不同通 信系统被广泛使用，导致频谱资源紧张以及电磁环境复杂等相关问题。在军事领域，当前通 信干扰设备普遍采用大功率、具有可编程及同时干扰多个目标的能力。采用多个接收机，多 个激励器和高功率晶体管的固态功率放大器，与高增益的天线匹配，可同时在很宽的频率 范围内监控和干扰多个辐射源，能对高频、甚高频和超高频的常规通信和调频通信进行有 效干扰。要保证通信系统内各个节点在任何地点、任何时间都能够进行信息的可靠传输，发 挥最大的通信效能，宽带无线通信专网必须具有顽强的生存能力。
[0003] 在未来的实际应用场景下要保证可靠通信，必须要发展新的电磁环境快速感知技 术以及抗干扰技术来应对复杂多变的电磁环境和干扰手段。同时要求宽带无线通信系统对 频谱感知与多层次抗干扰技术进行一体化设计，这样才能保证通信抗干扰具有针对性和实 时性，保证信息在复杂电磁环境下可靠高效地传输。因此，研制基于频谱感知的抗干扰技术 是当前宽带无线专网通信的迫切需要，可以保障专网通信在复杂电磁环境下工作的可靠性 和有效性，是未来宽带无线通信专网的关键和核心。
[0004] 现有的扩频干扰技术主要包括直扩和跳频两种方式，在实际应用时，除需要扩展 频谱带宽外，还要预先生成并向各通信节点分发扩频参数，并且只有在收发双方建立同步 之后才能进行通信，这种方法占用大量的频带宽度且容易带来共址干扰问题，在参与节点 数较多且动态建立的通信网络中，生成并与分配扩频参数的应用方式缺乏灵活性，存在同 步时间过长甚至无法同步的潜在问题，降低了通信的可靠性。此外，本领域技术人员还有采 用自适应天线技术给予信号和干扰传来的方向差异，通过调整天线参数达到抗干扰的目 的，但是在HF/VHF/UHF频段实现自适应天线仍然存在技术难点。
[0005] 综上所述，现有传统抗干扰方法对TD-LTE系统缺乏针对性和有效性，难以满足TD-LTE系统抗干扰的需要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种抗干扰方法，以解现有抗干扰方法应用于ID-LTE系统 时存在缺乏针对性和有效性的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种抗干扰方法，所述抗干扰方法包括：
[0008] 获取信号的最优判决门限值；
[0009] 利用所述最优判决门限值判决TD-LTE系统的接收端接收的信号对应的频域子载 波上是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波上承载的信号重新分配给无干扰的 子载波。
[0010] 可选的，在所述的抗干扰方法中，获取信号的最优判决门限值的步骤如下：
[0011] 构建AWGN信道的二元检测模型并设定初始判决门限阈值；
[0012] 基于所述二元检测模型及所述初始判决门限阈值获取虚警概率和检测概率，所述 虚警概率为AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门限阈值的概率，所 述检测概率为AWGN信道存在用户占用时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门限阈 值的概率；
[0013] 获取增大检测概率的同时抑制虚拟概率获取的折中概率，根据所述折中概率反推 的信号的平均功率作为最优判决门限阈值。
[0014] 可选的，在所述的抗干扰方法中，所述AWGN信道的二元检测模型为： I H{.: r(t) = n(i) I//,：;?(/)-v(/ ) + /7(/)
[0016] 其中，Ho表示信道空闲且没有用户占用，出表示信道有用户占用，r(t)表示信道接 收的信号，x(t)表示有用信号，n(t)表示噪声信号。
[0017] 可选的，在所述的抗干扰方法中，获取虚警概率采用如下公式：
[0018] Pf =P{V, > = >^}
[0019] 其中，PF表示虚警概率，VT '表示初始判决门限阈值，Ho表示信道空闲且 没有用户占用，Vo表示AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率，
T表 示周期，n(t)表示噪声信号
^表示带宽，n表 示AWGN信道的数量。
[0020] 可选的，在所述的抗干扰方法中，AWGN信道下虚警概率的表达式如下：
[0022] 其中，Pf表示虚警概率，r (a,b)是不完全gamma函数
V't表示初始 判决门限阈值，W表示带宽，T表示周期。
[0023] 可选的，在所述的抗干扰方法中，获取检测概率采用如下公式：
[0024] P〇 = >vt\hx) ^p{xlnv (f) > K},
[0025] 其中，PD表示检测概率，VT'表示初始判决门限阈值，出表示信道有用户占用，乂:表 2TW 2TH 示信道存在用户占用时信号的平均功率名=1；^+爲)_~;，r = ：E允，n〇表示信号 1=1 的双边功率谱密度
， T表不周期，x(t)表不有用信号，
，.x表不AWGN 信道的数量。
[0026] 可选的，在所述的抗干扰方法中，AWGN信道下检测概率的表达式如下：
[0027] 〇，
[0028] 其中，Pd表示检测概率，Qu(a，b)是广义Marcum函数，11 = 丁界，@=#5|?=#^表 示带宽，VT表示初始判决门限阈值，T表示周期
^表 示AWGN信道的数量，No表示信号的双边功率谱密度。
[0029]可选的，在所述的抗干扰方法中，利用所述最优判决门限值判决TD-LTE系统接收 端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰的判决标准如下：
[0030]若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率大于所述最优判决门限值，则 ID-LTE系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰；
[0031]若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率小于等于所述最优判决门限值， 则ID-LTE系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是不存在干扰。
[0032] 可选的，在所述的抗干扰方法中，将受干扰的子载波上承载的信号重新分配给无 干扰的子载波的过程包括如下步骤：
[0033] 不给受干扰的子载波分配调制符号；
[0034]将受干扰的子载波上的信号调制后映射到无干扰的子载波上。
[0035]在本发明所提供的抗干扰方法中，基于TD-LTE系统所采用的0FDM技术的频分特 性，先获取信号的最优判决门限值;接着，利用所述最优判决门限值判决1D-LTE系统的接收 端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波上承 载的信号重新分配给无干扰的子载波，即重新分配无干扰的频谱资源，从而在信号传输时 避开干扰，以提高信号传输的可靠性，达到抗干扰的目的。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明一实施例的抗干扰方法的流程图；
[0037] 图2是本发明一实施例中获取信号的最优判决门限值的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的抗干扰方法作进一步详细说明。根据 下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化 的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0039] 请参考图1，其为本发明的抗干扰方法的流程图，如图1所示，所述抗干扰方法，包 括：
[0040] 首先，执行步骤SI，获取信号的最优判决门限值；
[0041] 接着，执行步骤S2,利用所述最优判决门限值判决TD-LTE系统的接收端接收的信 号对应的频域子载波上是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波上承载的信号重 新分配给无干扰的子载波。
[0042]请参考图2对步骤S1做详细的阐述，具体的，获取信号的最优判决门限值的步骤如 下：
[0043] S10:构建AWGN信道的二元检测模型并设定初始判决门限阈值;所述初始判决门限 阈值是人为设定的，其精准度有待确定，即所述初始判定阈值不一定是最优的判决阈值；
[0044] S11:基于所述二元检测模型及所述初始判决门限阈值获取虚警概率和检测概率， 所述虚警概率为AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门限阈值的概 率，所述检测概率为AWGN信道存在用户占用时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门 限阈值的概率；
[0045] S12:获取增大检测概率的同时抑制虚拟概率获取的折中概率，根据所述折中概率 反推的信号的平均功率作为最优判决门限阈值。
[0046] 进一步地，所述AWGN信道的二元检测模型为： | H{): r(/) = n(i)
[0047] ^ ° ；；；(,,
[//, :r(tj- a* (/) + /?(/)
[0048] 其中，Ho表示信道空闲且没有用户占用，出表示信道有用户占用，r(t)表示信道接 收的信号，x(t)表示有用信号（即确定性信号），n(t)表示噪声信号。
[0049] 能量检测器不需要主用户信号的先验知识，只需知道背景中的高斯白噪声功率， 通过带通滤波器接收，计算出接收到信号的能量，根据设定的门限阈值判决信号是否存在 干扰。由此可见，设定的门限阈值直接影响判决结构的判断精准度。本实施例中基于AWGN信 道的二元检测模型最终获得的最优判决门限阈值需要满足:在Ho时刻，信号通过能量检测 器检测获得的平均功率小于所述最优判决门限阈值;在出时刻，信号通过能量检测器检测 获得的平均功率大于所述最优判决门限阈值。
[0050] 本实施例中，获取虚警概率采用如下公式：
[0051] Pp - > Fy - p\^Xzn\' ^ ] (1)
[0052]其中，Pf表示虚警概率，VT'表示初始判决门限阈值，Ho表示信道空闲且没有 用户占用，Vo表示AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率，
T表 不周期，n(t)表不噪声信号，彳表不带宽，n表 示AWGN信道的数量。
[0053]基于对公式(1)的分析，给出的AWGN信道下虚警概率的表达式如下： (2)
[0055] 其中，Pf表示虚警概率，r (a,b)是不完全gamma函数
V't表示初始 判决门限阈值，W表示带宽，T表示周期。
[0056] 本实施例中，获取检测概率采用如下公式：
[0057] p{x；TW (/) > Vr} (3)
[0058]其中，Pd表示检测概率，VT'表示初始判决门限阈值，出表示信道有用户占用，乂:表 2JW ^ 2TW 示信道存在用户占用时信号的平均功率，^￡(6,十及(:f)，r = I；允，No表示信号 7：=1 M 的双边功率谱密度
T表示周期，x(t)表示有用信号
x表示AWGN 信道的数量。
[0059] 基于对公式(3)的分析，AWGN信道下检测概率的表达式如下：
[0060] PD ^Qrn (y/2r，^K) (4) V /
[0061 ] 其中，Pd表示检测概率，Qu(a，b)是广义Marcum函数，表示 带宽，VT表示初始判决门限阈值，T表示周期
，x表示 AWGN信道的数量，No表示信号的双边功率谱密度。
[0062]基于对公式（2)及公式(4)分析可知，在虚警概率PF相同时，信噪比大的检测概率 越大，也即丢失概率越小，说明感知节点的信噪比大小对检测性能有着重要影响。当SNR不 变，随着虚警概率Pf的增大，检测概率Pd也增大，但对于认知用户来说，应该在增大检测概率 的同时抑制虚警概率。所以需要在这两者之间找到一个折中，这个折中对于能量感知来说 也即是寻找最优判决门限值。
[0063]本发明在能量检测器上考虑提高能量检测效率的方法的同时考虑了检测信号同 时受阴影和多径衰落影响的情况，集中讨论具有噪声和干扰的频谱感知，并从折中的角度 考虑多个感知用户CR(认知无线电)之间的协调和单个CR感知复杂度之间的关系，由于噪声 和干扰的不确定性成为影响主用户鲁棒性检测中重要的限制，通过临近CR节点之间的协调 可以减小这种不确定性，提尚检测率。
[0064]较佳的，利用所述最优判决门限值判决ID-LTE系统接收端接收的信号对应的频域 子载波上是否存在干扰的判决标准如下：
[0065]若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率大于所述最优判决门限值，则 ID-LTE系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰；
[0066]若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率小于等于所述最优判决门限值， 则ID-LTE系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是不存在干扰。
[0067]在干扰环境下，许多干扰信号为窄带信号，针对此类窄带干扰，可以利用TD-LTE所 固有的频分特性，结合频谱感知的结果，重新分配无干扰的频谱资源，从而在传输时避开干 扰的子载波频点，提高传输的可靠性和系统的抗干扰能力。具体的，TD-LTE系统首先将整个 频带资源分割为若干子频带。然后根据干扰信号的强度和带宽，确定被干扰子频带和可用 子频带，然后通过频域子载波的调度技术，将可用子频带分配给各个用户，从而规避已受到 干扰的子频带。换言之，
[0068]在基于最优判决门限判决出信道中信号是否存在干扰后，将受干扰的信号对应的 子载波通过反馈信道发送到发射端子载波控制器，并将对应子载波上的已调制数据置零， 再通过0FDM信号频谱检测出受干扰的子载波。即在ID-LTE系统的发送端根据其接收反馈信 道告知的受干扰子载波发送0FDM信号，将要发送的信号调制后映射到没有受到干扰的子载 波上，受干扰的子载波上则不分配调制符号。
[0069]综上，在本发明所提供的抗干扰方法中，基于TD-LTE系统所采用的0FDM技术的频 分特性，先获取信号的最优判决门限值;接着，利用所述最优判决门限值判决1D-LTE系统的 接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波 上承载的信号重新分配给无干扰的子载波，即重新分配无干扰的频谱资源，从而在信号传 输时避开干扰，以提高信号传输的可靠性，达到抗干扰的目的。
[0070]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发 明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护 范围。
【主权项】
1. 一种抗干扰方法，其特征在于，包括： 获取信号的最优判决门限值； 利用所述最优判决门限值判决TD-LTE系统的接收端接收的信号对应的频域子载波上 是否存在干扰，若存在干扰，则将受干扰的子载波上承载的信号重新分配给无干扰的子载 波。2. 如权利要求1所述的抗干扰方法，其特征在于，获取信号的最优判决门限值的步骤如 下： 构建AWGN信道的二元检测模型并设定初始判决门限阈值； 基于所述二元检测模型及所述初始判决门限阈值获取虚警概率和检测概率，所述虚警 概率为AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门限阈值的概率，所述检 测概率为AWGN信道存在用户占用时AWGN信道中信号的平均功率大于初始判决门限阈值的 概率； 获取增大检测概率的同时抑制虚拟概率获取的折中概率，根据所述折中概率反推的信 号的平均功率作为最优判决门限阈值。3. 如权利要求2所述的抗干扰方法，其特征在于，所述AWGN信道的二元检测模型为：其中，Ho表示信道空闲且没有用户占用，出表示信道有用户占用，r(t)表示信道接收的 信号，x(t)表示有用信号，n(t)表示噪声信号。4. 如权利要求3所述的抗干扰方法，其特征在于，获取虚警概率采用如下公式：其中，Pf表示虚警概率，VS表示初始判决门限阈值，Ho表示信道空闲且没有用户 占用，Vo表示AWGN信道空闲时AWGN信道中信号的平均功率， T表示周期，n(t)表示 -'U 0 n. + f Q ι.-ι- 噪声信号表示带宽，η表示AWGN信道的数 量。5. 如权利要求4所述的抗干扰方法，其特征在于，AWGN信道下虚警概率的表达式如下：其中，？「表示虚警概率，Γ (a，b)是不完全gamma函数，表示初始判决门 限阈值，W表示带宽，T表示周期。6. 如权利要求3所述的抗干扰方法，其特征在于，获取检测概率采用如下公式：其中，Pd表示检测概率，VS表示初始判决门限阈值，出表示信道有用户占用，％表示信道 存在用户占用时信号的平均功率，N〇表示信号的 双边功率谱密度，/Γ V..--υ. V υiM 表不周期，X(t)表不有用信号表不AWGN信 道的数量。7. 如权利要求6所述的抗干扰方法，其特征在于，AWGN信道下检测概率的表达式如下：其中，Pd表示检测概率，Qu(a，b)是广义Marcum函数，W表示带 宽，V' τ表示初始判决门限阈值，T表示周期S表示 AWGN信道的数量，No表示信号的双边功率谱密度。8. 如权利要求1所述的抗干扰方法，其特征在于，利用所述最优判决门限值判决TD-LTE 系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰的判决标准如下： 若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率大于所述最优判决门限值，则TD-LTE 系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是否存在干扰； 若TD-LTE系统接收端接收的信号的信号平均功率小于等于所述最优判决门限值，则 TD-LTE系统接收端接收的信号对应的频域子载波上是不存在干扰。9. 如权利要求1所述的抗干扰方法，其特征在于，将受干扰的子载波上承载的信号重新 分配给无干扰的子载波的过程包括如下步骤： 不给受干扰的子载波分配调制符号； 将受干扰的子载波上的信号调制后映射到无干扰的子载波上。
【文档编号】H04W16/10GK105959246SQ201610255526
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】陆犇
【申请人】上海瀚讯无线技术有限公司