基于OFDM的用于通信系统的频率和时间选择性的干扰抑制的方法及其接收器技术方案

用于基于OFDM的通信系统的频率和时间选择性的干扰抑制的方法及其接收器。在现有技术中为了抑制脉冲形的干扰已知不同的脉冲消隐方案，特别是简单脉冲消隐SPB或组合脉冲消隐CPB，这些脉冲消隐方案可以用于在L‑DACS1接收器中的DME抑制。为了实现在接收器的输出端上显著更低的比特错误率，或者为了允许在相同发送功率的情况下更强烈的干扰或更小的干扰距离(在现有技术中至少45nm(海里))，从按照权利要求1的前序部分的方法出发，按照本发明专利技术提供一种滤波器组脉冲消隐方法FBPB，其中，经采样的接收信号(r)输送给用于频率选择性地脉冲消隐的消隐单元(BU)，该消隐单元包括具有M个子带的分析滤波器组(AFB)、用于频率选择性地脉冲消隐子带信号的模块(PBS)和合成滤波器组(SFB)，该合成滤波器组又拼合信号；以及在正交频分复用加窗(DFT)之前应用将接收信号(r)频率选择性地分为多个子带的分析滤波器组(AFB)，如此使得通过子带分解来子带选择性地应用脉冲消隐。本发明专利技术处于航空通信领域，特别是L波段数字航空通信系统1(L‑DACS1)。

OFDM based interference suppression method and its receiver for frequency and time selectivity for communication systems

A method of interference suppression for frequency and time selectivity based on a OFDM based communication system and a receiver. In order to suppress pulse shaped interference pulse known different blanking scheme in the existing technology, especially the simple pulse blanking blanking pulse combination of SPB or CPB, the pulse blanking scheme can be used in the L DACS1 receiver DME suppression. In order to achieve significantly lower at the receiver output on the bit error rate, or to allow more strong interference in the same transmit power under the condition of interference or less distance (at least in the existing 45nm Technology (nm)), starting from the preamble of the method according to claim 1, provides a filter group pulse blanking method FBPB, which according to the invention, the received signal sampling (R) transmission to the blanking unit for frequency selective pulse offset implicit (BU), the hidden unit includes a M subband analysis filter banks (AFB), a module for frequency selective pulse against hidden subband signals (PBS) and synthesis filter banks (SFB), the synthesis filter group split signal; and windowed orthogonal frequency division multiplexing (DFT) in the application before the received signal frequency (R) selectively divided into multiple sub band filter bank analysis (AFB) so that the subband decomposition is made to selectively apply pulse blanking through the subband decomposition. The present invention in aviation communication field, especially L band digital aeronautical communication system 1 (L DACS1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于OFDM的用于通信系统的频率和时间选择性的干扰抑制的方法及其接收器
本专利技术涉及一种按照权利要求1和4的基于OFDM的用于通信系统的频率和时间选择性的干扰抑制的方法。此外，本专利技术涉及一种为此按照权利要求6的接收器。
技术介绍
航空交通运输在全世界飞速发展，伴随着对航空通信的提高的要求。当前通过在甚高频带(VHF-Band)中的基于调幅(AM)的通信系统来满足在航空交通控制与飞行员之间的通信。可惜该系统的容量受限，从而讨论其他解决方案，以便在将来解决该问题。L波段数字航空通信系统1(L-DACS1)是针对该任务的一种候选方案。该系统应运行在L波段(960-1164MHz)的航空无线电范围中并且基于正交频分复用技术(OFDM)。在此，该系统应作为中间系统在两个测距仪(DME)信道之间应用。因为L波段被其他航空无线电系统使用，所以L-DACS1作为中间系统设计在为脉冲形的测距仪(DME)预留的频带之间。当然两个系统相互干扰，从而必须采取措施，以便应对脉冲式高斯脉冲的DME干扰，其在频谱中远离L-DACS1中间频率仅仅0.5MHz、1.5MHz等并且用于确定飞行器的位置。以下描述按照现有技术的L-DACS1系统。例如由M.Sajatovic、B.Haindl、U.Epple、T.的公开文献“UpdatedLDACS1SystemSpecification”，Doc.ref.EWA04-1-T2-D1,2011可以得知的是，L-DACS1系统具有前向链路(FL)和反向链路(RL)。FL相当于由地面站(GS)到飞行器(AS)的链路，对于RL正好反过来。具有相邻的DME频道的各DME地面站必须相互远离至少45海里，再下一个具有2MHz间隔的频道必须具有至少10海里距离。每个链路利用大约500kHz的总带宽，该总带宽划分为具有9.8kHz的子载波间隔的50个子载波。OFDM符号的长度是120μs，可用的部分为102.4μs。图2示出在现有技术中(物理层、比特传输层)发射器的方框图。由数据源输送的二进制符号db在模块SEM中以Reed-Solomon编码和卷积编码进行编码并且作为调制而应用QPSK,16或64QAM，这导致0.9-4.08位/QAM符号的总速率。经调制的符号、同步符号和导频符号映射到OFDM帧结构中。帧的发送符号以Sl，k表示，其中l和k代表OFDM的时间指数和子载波指数。七个零载波位于低频(k＝{-32,...,-26})处而六个零载波位于高频(k＝{26,...,-31})处。另一零载波位于载波频率处，亦即在等效复基带ECB中的相同部分上。大小64的离散傅里叶逆变换IDFT(参见模块IDFT)用于将第l个OFDM符号的子载波值变换到时域中。于是时间离散的ECB信号为：其中n代表采样时刻，其中n∈{0,...,63}。添加循环前缀(参见模块SCP)，以便将线性卷积转换为周期卷积，如这在K.Kammayer的文献“Nachrichtenübertragung”，4thedition,Wiesbaden,Germany:Vieweg+Teubner,2011中所述那样。为了降低在频域中相邻系统的干扰，每个OFDM符号在时域中被加以升余弦窗(参见模块SW)。发送滤波器(参见模块STF)最后形成时间连续的发送信号s(t)。L-DACS1FL/RL信道频率位于985.5MHz至1008.5MHz或由1048.5MHz至1071.5MHz的范围中。信道间隔为1MHz。在两个L-DACS1信道之间分布有DME信道。在图3和图4中示例性地示出在现有技术中在频域和时域中同时接收DME和L-DACS1信号。DME的功率谱非常快速地随着上升的频率间隔而下降。因此应基于，在接收滤波器(参见图5，低通滤波器LF)之后仅还余下两个在载波频率±0.5MHz上的DME信道。DME系统用于确定飞行器的位置并且也包括地面站和飞行站。地面站和飞行站用作询问单元(询问机)和收发机。DME地面站以固定的峰值发送功率和固定的占空比发送。在DME地面站中，峰值发送功率为30dBW，细节参见U.Epple,M.Schnell的“OverviewofinterferenceSituationandmitigationtechniquesforLDACS1”，DigitalAvionicsSystemsConference(DASC),pp.4C5-1-4C5-12,2011或者S.Brandes、S.Gligorevic,M.Ehammer、T.R.Dittrich的“ExpectedB-AMCSystemPerformance”，Doc.ref.CIEA15EN506.11,2007或者M.Sajatovic、B.Haindl、U.Epple、T.的“UpdatedLDACS1SystemSpecification”，出处同上。地面站的占空比为常规的DME站的每秒2799脉冲对(ppps)以及战术导航(TACAN)站的3600ppps。DME和TACAN的飞行器以33dBW和34.8dBW的峰值发送功率发送。以下假定最高可能的TACAN脉冲幅度。用于激励的占空比在搜索模式下是150ppps而在跟踪模式下是30ppps。DME时间信号在等效复基带(ECB)中定义为两个高斯形脉冲：其中Δt＝3.7367μs和Δτ＝12μs是DME(模式X)系统参数。相对于OFDM帧的时间偏差t0在L-DACS1接收器上是未知的。L-DACS1和在最差情况下进行干扰的DME信道的载波频率具有±0.5MHz的频率间隔。在根据现有技术的L-DACS1接收器EST(参见图5)上作为信道模型假定飞行信道en-route，其中飞行器以1111.3公里/小时的速度朝地面站的方向飞行。这导致在载波频率1072MHz时+1103Hz的多普勒频率。附加地随着0.3μs和15μs的延迟以及22dB和16dB的衰减以及+937.7Hz和-662Hz的多普勒偏移而出现两个回声路径。这是在多普勒传播方面的最差情况情景。如果现在采用如下无线电信道，其中飞行器在空中以不变的速度飞行，从而存在具有直接视线连接的强分量。如果采用完美的信道估计和均衡，那么这样可以建模为具有加性高斯白噪声(AWGN)的模型。在接收器侧(输入信号SRS)OFDM符号1的经采样的接收信号rl[n]在OFDM加窗之后：其中时间指数n、hl[n]代表信道加权函数，nlAWGN[n]代表加性高斯白噪声(零均值并且方差)，以及代表OFDM符号1的DME干扰信号，亦即对于经过滤和采样的DME信号。随后，将DFT(参见图5，在模块DFT中)应用于经采样的接收信号，其中在子载波指数k和OFDM符号1上的离散傅里叶变换(DFT)的输出信号为：Sl，k代表L-DACS1信号的DFT，Hl，k代表信道，Nl，k代表噪声，以及Il，kDME代表DME干扰。为了排除不精确的信道估计效应，从对于时间和频率偏置的良好同步以及良好的信道均衡(图5、图6：用于信道均衡的模块CQ)出发。最后解调和解码数据(参见图5、6，在模块DD和输出信号DEC中)，以便获得发送的位的估计。为了抑制脉冲形干扰已知不同的脉冲消隐方案，这些脉冲消隐方案可以用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在基于OFDM的数据传输时在由接收器接收的多载波频率信号中降低脉冲形干扰信号的干扰影响的方法，所述多载波频率信号具有配设给各个载波频率的调制数据和叠加的脉冲形干扰信号，其中：a)在接收器中探测在基于OFDM的调制信号中的脉冲形干扰信号；b)为了消隐在接收信号中的脉冲形干扰信号，将该接收信号与窗函数相乘；c)所述窗函数是可微分的，所述窗函数在时域中视为连续函数；d)在传输信道估计和信号矫正均衡之后解码与所述窗函数相乘的传输信号；e)在分别配设给各个载波频率的数据的传输信道估计时配设可靠性值，所述可靠性值描述所述接收或估计的数据的可信度；以及f)配设给涉及脉冲形干扰信号的各载波频率的数据的可靠性值在解码之前在接收器中分别设为零；其特征在于，设置滤波器组脉冲消隐方法(FBPB)，其中：·经采样的接收信号(r)输送给用于频率选择性地脉冲消隐的消隐单元(BU)，该消隐单元包括具有M个子带的分析滤波器组(AFB)、用于频率选择性地脉冲消隐子带信号的模块(PBS)和合成滤波器组(SFB)，该合成滤波器组又拼合信号；以及·在OFDM加窗(DFT)之前应用将接收信号(r)频率选择性地分为多个子带的分析滤波器组(AFB)，使得通过子带分解来子带选择性地应用脉冲消隐。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.01 DE 102015001106.51.用于在基于OFDM的数据传输时在由接收器接收的多载波频率信号中降低脉冲形干扰信号的干扰影响的方法，所述多载波频率信号具有配设给各个载波频率的调制数据和叠加的脉冲形干扰信号，其中：a)在接收器中探测在基于OFDM的调制信号中的脉冲形干扰信号；b)为了消隐在接收信号中的脉冲形干扰信号，将该接收信号与窗函数相乘；c)所述窗函数是可微分的，所述窗函数在时域中视为连续函数；d)在传输信道估计和信号矫正均衡之后解码与所述窗函数相乘的传输信号；e)在分别配设给各个载波频率的数据的传输信道估计时配设可靠性值，所述可靠性值描述所述接收或估计的数据的可信度；以及f)配设给涉及脉冲形干扰信号的各载波频率的数据的可靠性值在解码之前在接收器中分别设为零；其特征在于，设置滤波器组脉冲消隐方法(FBPB)，其中：·经采样的接收信号(r)输送给用于频率选择性地脉冲消隐的消隐单元(BU)，该消隐单元包括具有M个子带的分析滤波器组(AFB)、用于频率选择性地脉冲消隐子带信号的模块(PBS)和合成滤波器组(SFB)，该合成滤波器组又拼合信号；以及·在OFDM加窗(DFT)之前应用将接收信号(r)频率选择性地分为多个子带的分析滤波器组(AFB)，使得通过子带分解来子带选择性地应用脉冲消隐。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在探测单元(DU)中在各子带中子带选择性地进行干扰的探测。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，设置用于通过脉冲消隐来匹配引入的干扰的消隐减轻单元(BMU)和用于通过脉冲消隐来消除引入的干扰的载波间干扰ICI消除单元(ICU)，并且其中：·消隐减轻单元(BMU)的输出信号输送给用于根据导频值进行信道估计的模块(CE)；·输送给用于将估计有高ICI干扰的符号归为不可靠的ICI消除单元(ICU)的模块(IE)；以及·输送给用于均衡在OFDM加窗(DFT)之后的值的消隐均衡模块(BE)。4.根据权利要求1的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·汉佩尔，U·贝罗尔德，M·希施贝克，
申请(专利权)人：IAD信息自动化及数据处理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE