一種抗干擾方法
【專利摘要】本發明提供了一種抗干擾方法，基于TD?LTE系統所采用的OFDM技術的頻分特性，先獲取信號的最優判決門限值；接著，利用所述最優判決門限值判決TD?LTE系統的接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波上承載的信號重新分配給無干擾的子載波，即重新分配無干擾的頻譜資源，從而在信號傳輸時避開干擾，以提高信號傳輸的可靠性，達到抗干擾的目的。
【專利說明】
一種抗干擾方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及信息技術領域，特別涉及一種抗干擾方法。
【背景技術】
[0002] 隨著TD-LTE寬帶無線通信技術在智能電網，國防軍事等專用領域的不斷深入應 用，寬帶無線通信專網所面臨的電磁環境也變得越來越復雜。在民用領域，由于大量不同通 信系統被廣泛使用，導致頻譜資源緊張以及電磁環境復雜等相關問題。在軍事領域，當前通 信干擾設備普遍采用大功率、具有可編程及同時干擾多個目標的能力。采用多個接收機，多 個激勵器和高功率晶體管的固態功率放大器，與高增益的天線匹配，可同時在很寬的頻率 范圍內監控和干擾多個輻射源，能對高頻、甚高頻和超高頻的常規通信和調頻通信進行有 效干擾。要保證通信系統內各個節點在任何地點、任何時間都能夠進行信息的可靠傳輸，發 揮最大的通信效能，寬帶無線通信專網必須具有頑強的生存能力。
[0003] 在未來的實際應用場景下要保證可靠通信，必須要發展新的電磁環境快速感知技 術以及抗干擾技術來應對復雜多變的電磁環境和干擾手段。同時要求寬帶無線通信系統對 頻譜感知與多層次抗干擾技術進行一體化設計，這樣才能保證通信抗干擾具有針對性和實 時性，保證信息在復雜電磁環境下可靠高效地傳輸。因此，研制基于頻譜感知的抗干擾技術 是當前寬帶無線專網通信的迫切需要，可以保障專網通信在復雜電磁環境下工作的可靠性 和有效性，是未來寬帶無線通信專網的關鍵和核心。
[0004] 現有的擴頻干擾技術主要包括直擴和跳頻兩種方式，在實際應用時，除需要擴展 頻譜帶寬外，還要預先生成并向各通信節點分發擴頻參數，并且只有在收發雙方建立同步 之后才能進行通信，這種方法占用大量的頻帶寬度且容易帶來共址干擾問題，在參與節點 數較多且動態建立的通信網絡中，生成并與分配擴頻參數的應用方式缺乏靈活性，存在同 步時間過長甚至無法同步的潛在問題，降低了通信的可靠性。此外，本領域技術人員還有采 用自適應天線技術給予信號和干擾傳來的方向差異，通過調整天線參數達到抗干擾的目 的，但是在HF/VHF/UHF頻段實現自適應天線仍然存在技術難點。
[0005] 綜上所述，現有傳統抗干擾方法對TD-LTE系統缺乏針對性和有效性，難以滿足TD-LTE系統抗干擾的需要。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種抗干擾方法，以解現有抗干擾方法應用于ID-LTE系統 時存在缺乏針對性和有效性的問題。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明提供一種抗干擾方法，所述抗干擾方法包括：
[0008] 獲取信號的最優判決門限值；
[0009] 利用所述最優判決門限值判決TD-LTE系統的接收端接收的信號對應的頻域子載 波上是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波上承載的信號重新分配給無干擾的 子載波。
[0010] 可選的，在所述的抗干擾方法中，獲取信號的最優判決門限值的步驟如下：
[0011] 構建AWGN信道的二元檢測模型并設定初始判決門限閾值；
[0012] 基于所述二元檢測模型及所述初始判決門限閾值獲取虛警概率和檢測概率，所述 虛警概率為AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門限閾值的概率，所 述檢測概率為AWGN信道存在用戶占用時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門限閾 值的概率；
[0013] 獲取增大檢測概率的同時抑制虛擬概率獲取的折中概率，根據所述折中概率反推 的信號的平均功率作為最優判決門限閾值。
[0014] 可選的，在所述的抗干擾方法中，所述AWGN信道的二元檢測模型為： I H{.: r(t) = n(i) I//,：;?(/)-v(/ ) + /7(/)
[0016] 其中，Ho表示信道空閑且沒有用戶占用，出表示信道有用戶占用，r(t)表示信道接 收的信號，x(t)表示有用信號，n(t)表示噪聲信號。
[0017] 可選的，在所述的抗干擾方法中，獲取虛警概率采用如下公式：
[0018] Pf =P{V, > = >^}
[0019] 其中，PF表示虛警概率，VT '表示初始判決門限閾值，Ho表示信道空閑且 沒有用戶占用，Vo表示AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率，
T表 示周期，n(t)表示噪聲信號
^表示帶寬，n表 示AWGN信道的數量。
[0020] 可選的，在所述的抗干擾方法中，AWGN信道下虛警概率的表達式如下：
[0022] 其中，Pf表示虛警概率，r (a,b)是不完全gamma函數
V't表示初始 判決門限閾值，W表示帶寬，T表示周期。
[0023] 可選的，在所述的抗干擾方法中，獲取檢測概率采用如下公式：
[0024] P〇 = >vt\hx) ^p{xlnv (f) > K},
[0025] 其中，PD表示檢測概率，VT'表示初始判決門限閾值，出表示信道有用戶占用，乂:表 2TW 2TH 示信道存在用戶占用時信號的平均功率名=1；^+爲)_~;，r = ：E允，n〇表示信號 1=1 的雙邊功率譜密度
， T表不周期，x(t)表不有用信號，
，.x表不AWGN 信道的數量。
[0026] 可選的，在所述的抗干擾方法中，AWGN信道下檢測概率的表達式如下：
[0027] 〇，
[0028] 其中，Pd表示檢測概率，Qu(a，b)是廣義Marcum函數，11 = 丁界，@=#5|?=#^表 示帶寬，VT表示初始判決門限閾值，T表示周期
^表 示AWGN信道的數量，No表示信號的雙邊功率譜密度。
[0029]可選的，在所述的抗干擾方法中，利用所述最優判決門限值判決TD-LTE系統接收 端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾的判決標準如下：
[0030]若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率大于所述最優判決門限值，則 ID-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾；
[0031]若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率小于等于所述最優判決門限值， 則ID-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是不存在干擾。
[0032] 可選的，在所述的抗干擾方法中，將受干擾的子載波上承載的信號重新分配給無 干擾的子載波的過程包括如下步驟：
[0033] 不給受干擾的子載波分配調制符號；
[0034]將受干擾的子載波上的信號調制后映射到無干擾的子載波上。
[0035]在本發明所提供的抗干擾方法中，基于TD-LTE系統所采用的0FDM技術的頻分特 性，先獲取信號的最優判決門限值;接著，利用所述最優判決門限值判決1D-LTE系統的接收 端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波上承 載的信號重新分配給無干擾的子載波，即重新分配無干擾的頻譜資源，從而在信號傳輸時 避開干擾，以提高信號傳輸的可靠性，達到抗干擾的目的。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明一實施例的抗干擾方法的流程圖；
[0037] 圖2是本發明一實施例中獲取信號的最優判決門限值的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的抗干擾方法作進一步詳細說明。根據 下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化 的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0039] 請參考圖1，其為本發明的抗干擾方法的流程圖，如圖1所示，所述抗干擾方法，包 括：
[0040] 首先，執行步驟SI，獲取信號的最優判決門限值；
[0041] 接著，執行步驟S2,利用所述最優判決門限值判決TD-LTE系統的接收端接收的信 號對應的頻域子載波上是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波上承載的信號重 新分配給無干擾的子載波。
[0042]請參考圖2對步驟S1做詳細的闡述，具體的，獲取信號的最優判決門限值的步驟如 下：
[0043] S10:構建AWGN信道的二元檢測模型并設定初始判決門限閾值;所述初始判決門限 閾值是人為設定的，其精準度有待確定，即所述初始判定閾值不一定是最優的判決閾值；
[0044] S11:基于所述二元檢測模型及所述初始判決門限閾值獲取虛警概率和檢測概率， 所述虛警概率為AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門限閾值的概 率，所述檢測概率為AWGN信道存在用戶占用時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門 限閾值的概率；
[0045] S12:獲取增大檢測概率的同時抑制虛擬概率獲取的折中概率，根據所述折中概率 反推的信號的平均功率作為最優判決門限閾值。
[0046] 進一步地，所述AWGN信道的二元檢測模型為： | H{): r(/) = n(i)
[0047] ^ ° ；；；(,,
[//, :r(tj- a* (/) + /?(/)
[0048] 其中，Ho表示信道空閑且沒有用戶占用，出表示信道有用戶占用，r(t)表示信道接 收的信號，x(t)表示有用信號（即確定性信號），n(t)表示噪聲信號。
[0049] 能量檢測器不需要主用戶信號的先驗知識，只需知道背景中的高斯白噪聲功率， 通過帶通濾波器接收，計算出接收到信號的能量，根據設定的門限閾值判決信號是否存在 干擾。由此可見，設定的門限閾值直接影響判決結構的判斷精準度。本實施例中基于AWGN信 道的二元檢測模型最終獲得的最優判決門限閾值需要滿足:在Ho時刻，信號通過能量檢測 器檢測獲得的平均功率小于所述最優判決門限閾值;在出時刻，信號通過能量檢測器檢測 獲得的平均功率大于所述最優判決門限閾值。
[0050] 本實施例中，獲取虛警概率采用如下公式：
[0051] Pp - > Fy - p\^Xzn\' ^ ] (1)
[0052]其中，Pf表示虛警概率，VT'表示初始判決門限閾值，Ho表示信道空閑且沒有 用戶占用，Vo表示AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率，
T表 不周期，n(t)表不噪聲信號，彳表不帶寬，n表 示AWGN信道的數量。
[0053]基于對公式(1)的分析，給出的AWGN信道下虛警概率的表達式如下： (2)
[0055] 其中，Pf表示虛警概率，r (a,b)是不完全gamma函數
V't表示初始 判決門限閾值，W表示帶寬，T表示周期。
[0056] 本實施例中，獲取檢測概率采用如下公式：
[0057] p{x；TW (/) > Vr} (3)
[0058]其中，Pd表示檢測概率，VT'表示初始判決門限閾值，出表示信道有用戶占用，乂:表 2JW ^ 2TW 示信道存在用戶占用時信號的平均功率，^￡(6,十及(:f)，r = I；允，No表示信號 7：=1 M 的雙邊功率譜密度
T表示周期，x(t)表示有用信號
x表示AWGN 信道的數量。
[0059] 基于對公式(3)的分析，AWGN信道下檢測概率的表達式如下：
[0060] PD ^Qrn (y/2r，^K) (4) V /
[0061 ] 其中，Pd表示檢測概率，Qu(a，b)是廣義Marcum函數，表示 帶寬，VT表示初始判決門限閾值，T表示周期
，x表示 AWGN信道的數量，No表示信號的雙邊功率譜密度。
[0062]基于對公式（2)及公式(4)分析可知，在虛警概率PF相同時，信噪比大的檢測概率 越大，也即丟失概率越小，說明感知節點的信噪比大小對檢測性能有著重要影響。當SNR不 變，隨著虛警概率Pf的增大，檢測概率Pd也增大，但對于認知用戶來說，應該在增大檢測概率 的同時抑制虛警概率。所以需要在這兩者之間找到一個折中，這個折中對于能量感知來說 也即是尋找最優判決門限值。
[0063]本發明在能量檢測器上考慮提高能量檢測效率的方法的同時考慮了檢測信號同 時受陰影和多徑衰落影響的情況，集中討論具有噪聲和干擾的頻譜感知，并從折中的角度 考慮多個感知用戶CR(認知無線電)之間的協調和單個CR感知復雜度之間的關系，由于噪聲 和干擾的不確定性成為影響主用戶魯棒性檢測中重要的限制，通過臨近CR節點之間的協調 可以減小這種不確定性，提尚檢測率。
[0064]較佳的，利用所述最優判決門限值判決ID-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域 子載波上是否存在干擾的判決標準如下：
[0065]若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率大于所述最優判決門限值，則 ID-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾；
[0066]若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率小于等于所述最優判決門限值， 則ID-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是不存在干擾。
[0067]在干擾環境下，許多干擾信號為窄帶信號，針對此類窄帶干擾，可以利用TD-LTE所 固有的頻分特性，結合頻譜感知的結果，重新分配無干擾的頻譜資源，從而在傳輸時避開干 擾的子載波頻點，提高傳輸的可靠性和系統的抗干擾能力。具體的，TD-LTE系統首先將整個 頻帶資源分割為若干子頻帶。然后根據干擾信號的強度和帶寬，確定被干擾子頻帶和可用 子頻帶，然后通過頻域子載波的調度技術，將可用子頻帶分配給各個用戶，從而規避已受到 干擾的子頻帶。換言之，
[0068]在基于最優判決門限判決出信道中信號是否存在干擾后，將受干擾的信號對應的 子載波通過反饋信道發送到發射端子載波控制器，并將對應子載波上的已調制數據置零， 再通過0FDM信號頻譜檢測出受干擾的子載波。即在ID-LTE系統的發送端根據其接收反饋信 道告知的受干擾子載波發送0FDM信號，將要發送的信號調制后映射到沒有受到干擾的子載 波上，受干擾的子載波上則不分配調制符號。
[0069]綜上，在本發明所提供的抗干擾方法中，基于TD-LTE系統所采用的0FDM技術的頻 分特性，先獲取信號的最優判決門限值;接著，利用所述最優判決門限值判決1D-LTE系統的 接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波 上承載的信號重新分配給無干擾的子載波，即重新分配無干擾的頻譜資源，從而在信號傳 輸時避開干擾，以提高信號傳輸的可靠性，達到抗干擾的目的。
[0070]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發 明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護 范圍。
【主權項】
1. 一種抗干擾方法，其特征在于，包括： 獲取信號的最優判決門限值； 利用所述最優判決門限值判決TD-LTE系統的接收端接收的信號對應的頻域子載波上 是否存在干擾，若存在干擾，則將受干擾的子載波上承載的信號重新分配給無干擾的子載 波。2. 如權利要求1所述的抗干擾方法，其特征在于，獲取信號的最優判決門限值的步驟如 下： 構建AWGN信道的二元檢測模型并設定初始判決門限閾值； 基于所述二元檢測模型及所述初始判決門限閾值獲取虛警概率和檢測概率，所述虛警 概率為AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門限閾值的概率，所述檢 測概率為AWGN信道存在用戶占用時AWGN信道中信號的平均功率大于初始判決門限閾值的 概率； 獲取增大檢測概率的同時抑制虛擬概率獲取的折中概率，根據所述折中概率反推的信 號的平均功率作為最優判決門限閾值。3. 如權利要求2所述的抗干擾方法，其特征在于，所述AWGN信道的二元檢測模型為：其中，Ho表示信道空閑且沒有用戶占用，出表示信道有用戶占用，r(t)表示信道接收的 信號，x(t)表示有用信號，n(t)表示噪聲信號。4. 如權利要求3所述的抗干擾方法，其特征在于，獲取虛警概率采用如下公式：其中，Pf表示虛警概率，VS表示初始判決門限閾值，Ho表示信道空閑且沒有用戶 占用，Vo表示AWGN信道空閑時AWGN信道中信號的平均功率， T表示周期，n(t)表示 -'U 0 n. + f Q ι.-ι- 噪聲信號表示帶寬，η表示AWGN信道的數 量。5. 如權利要求4所述的抗干擾方法，其特征在于，AWGN信道下虛警概率的表達式如下：其中，？「表示虛警概率，Γ (a，b)是不完全gamma函數，表示初始判決門 限閾值，W表示帶寬，T表示周期。6. 如權利要求3所述的抗干擾方法，其特征在于，獲取檢測概率采用如下公式：其中，Pd表示檢測概率，VS表示初始判決門限閾值，出表示信道有用戶占用，％表示信道 存在用戶占用時信號的平均功率，N〇表示信號的 雙邊功率譜密度，/Γ V..--υ. V υiM 表不周期，X(t)表不有用信號表不AWGN信 道的數量。7. 如權利要求6所述的抗干擾方法，其特征在于，AWGN信道下檢測概率的表達式如下：其中，Pd表示檢測概率，Qu(a，b)是廣義Marcum函數，W表示帶 寬，V' τ表示初始判決門限閾值，T表示周期S表示 AWGN信道的數量，No表示信號的雙邊功率譜密度。8. 如權利要求1所述的抗干擾方法，其特征在于，利用所述最優判決門限值判決TD-LTE 系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾的判決標準如下： 若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率大于所述最優判決門限值，則TD-LTE 系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是否存在干擾； 若TD-LTE系統接收端接收的信號的信號平均功率小于等于所述最優判決門限值，則 TD-LTE系統接收端接收的信號對應的頻域子載波上是不存在干擾。9. 如權利要求1所述的抗干擾方法，其特征在于，將受干擾的子載波上承載的信號重新 分配給無干擾的子載波的過程包括如下步驟： 不給受干擾的子載波分配調制符號； 將受干擾的子載波上的信號調制后映射到無干擾的子載波上。
【文檔編號】H04W16/10GK105959246SQ201610255526
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】陸犇
【申請人】上海瀚訊無線技術有限公司