MB-OFDM-UWB系統中干擾信號抑制方法

李德榮，周 泓

（西安郵電大學 陜西 西安 710061）

MB-OFDM-UWB系統中干擾信號抑制方法

李德榮，周 泓

（西安郵電大學 陜西 西安 710061）

基于抑制MB-OFDM-UWB系統中干擾信號的目的，提出了一種抑制系統帶寬內干擾信號的新算法。該算法采用兩組自適應干擾對消濾波器，利用LMS方法來實現對干擾信號的抑制。通過仿真，在接收端利用頻譜和星座圖兩種途徑分析了該算法對干擾信號的抑制效果。仿真結果表明，該算法在不損失帶內有用信號電平的情況下，對干擾信號抑制達到30 dB。因此，對UWB信號帶內的干擾信號起到了良好的抑制作用。

MB-OFDM-UWB；干擾信號；自適應干擾對消濾波器；LMS；抑制

UWB(超寬帶)系統因為具有高速率、低成本、抗多徑及高效利用頻域資源等諸多優點,所以被廣泛認為是一種很有前途的無線通信技術,而MB-OFDM-UWB技術則是UWB技術實現的一種方案,目前已被歐洲ECMA-368標準和國際ISO/IEC26907標準所采納,并且占有著大量的市場份額[1]。

因UWB信號的傳輸環境中可能存在大量的干擾信號[2-3],如果這些干擾信號的頻點恰巧位于MB-UWB信號的傳輸帶寬內,則會對MB-UWB信號造成干擾,會嚴重地影響到UWB系統的性能。本文旨在研究盡量抑制傳輸環境中的干擾信號對MB-UWB系統的影響。當我們能夠確定干擾信號的頻點范圍,就能夠采用本文中所提到的方法對干擾信號進行抑制,從而提高MB-UWB系統的性能。

1 干擾抑制的原理和方法

1.1 干擾信號對MB-UWB信號的影響

MB-OFDM-UWB系統在接收端接收的信號為：

式中,in為傳輸信道中的干擾信號,xn為接收到的MBUWB信號。其中[4]

F為傅里葉反變換矩陣[5]：

此時,對接受到的信號進行FFT變換,則第k路子載波上解調出的數據為：

由式(4)可見,當接收信號混雜了干擾信號之后解調的數據將產生誤差。若干擾信號的頻點位于或接近UWB系統的傳輸帶寬內,則解調出的星座點出現偏移,因此解調的過程中產生誤判,大大地降低了MB-UWB系統的性能。

1.2 干擾信號抑制的方法

在MB-UWB信號的傳輸環境中可能存在大量的干擾信號,由1.1節可知,這些干擾信號會嚴重地惡化MB-UWB系統的性能,但是,如果已經確認了干擾信號的頻點,就可以運

用自適應干擾對消濾波器對MB-UWB系統中的干擾信號進行抑制。自適應干擾對消濾波器可以自動地跟蹤干擾信號頻率、消除噪聲能力強,而且可以隨意地控制濾波器的帶寬。

當干擾信號的頻點確知,我們只要在濾波器的輸入端輸入同頻率的正弦干擾信號,利用兩組自適應干擾對消濾波器來跟蹤干擾信號的相位和幅度[6]。其中,自適應干擾對消濾波器的結構圖如圖1所示。

圖1 自適應干擾對消濾波器結構圖Fig.1 Adaptive interference cancellation filter structure diagram

假設干擾信號為單音信號時,則式(1)則轉變為：

式中,w0為干擾信號頻點,Δt為采樣間隔。

參考輸入端輸入一個頻點與干擾信號相近的正弦信號,經過采樣后一路送入第一組自適應干擾對消濾波器,另一路經過π/2相移送入第二組自適應干擾對消濾波器。濾波器追蹤干擾信號的相位和幅度,從而自動調節兩組濾波器的權值,達到與干擾信號相同的目的,實現將噪聲對消。

自適應干擾對消濾波器的參考輸入端的r1和r2分別為：

誤差信號為：

兩組自適應干擾對消濾波器的輸出為：

其中,應用LMS迭代算法,ω1(n)和ω2(n)的更新公式如下所示。

2 仿真分析

為了驗證本文中干擾噪聲抑制算法,我們將產生的UWB數據中分別疊加單音和雙音的干擾信號,然后運用本文中提到的自適應干擾對消濾波器對疊加干擾信號后的UWB信號進行濾波。

對于單音信號,會產生一個干擾頻點。如圖2(a)中UWB信號在3.86 GHz有一個干擾頻點,干擾頻點被抑制后的頻域圖如圖2(b)所示。濾波前后星座圖如圖3所示。

圖2 一個干擾頻點時濾除前后頻域圖Fig.2 The frequency domain before and after filtering when one disturbance frequency exists

圖3 一個干擾頻點濾除前后星座圖Fig.3 The constellation map before and after filtering when one disturbance frequency exists

對于雙音信號,會產生兩個干擾頻點。如圖4(a)中UWB信號在3.86 GHz和4.04 GHz中分別有一個干擾頻點,干擾頻點被抑制后的頻域圖如圖4(b)所示。濾波前后星座圖如圖5所示。

圖4 兩個干擾頻點濾除前后頻域圖Fig.4 The frequency domain before and after filtering when two disturbance frequencies exist

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The method of undesired signal suppression in MB-OFDM-UWB system

LI De-rong,ZHOU Hong
(Xiˊan University of posts and Telecommunications,Xi'an 710061,China)

Based on the purpose of suppressing undesired signals on MB-OFDM-UWB systems,the article proposes a new algorithm to suppress undesired signals with two sets of adaptive interference cancellation filter by the LMS method.Through simulation,the article analyzed the undesired signal suppression effect by two ways.Simulation results show that the algorithm proposed in this paper is able to achieve 30 dB signal-to-interference suppression without damaging desired signals.Hence, the algorithm is significant.

MB-OFDM-UWB；undesired signals；adaptive interference cancellation filter；LMS；suppression

TN911

：A

:1674-6236(2015)23-0054-02

2015-02-06稿件編號：201502054

李德榮(1989—)，女，陜西安康人，碩士研究生。研究方向：寬帶無線通信技術。