一種基于非線性Sqrt Chirp脈沖的多頻帶正交互補(bǔ)碼超寬帶系統(tǒng)干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于非線性Sqd CMrp脈沖的多頻帶正交互補(bǔ)碼超寬帶系統(tǒng)干 擾抑制方法，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 超寬帶(UWB)技術(shù)因其具有傳輸功率低，易實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力強(qiáng)及多徑分辨率高等 優(yōu)點(diǎn)，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越多的關(guān)注。超寬帶技術(shù)可W在較短的距離內(nèi)，為便攜電 子設(shè)備和通信設(shè)備之間提供高速而可靠的數(shù)據(jù)傳輸。上述特點(diǎn)使得超寬帶技術(shù)在無線通 信、雷達(dá)、精確定位等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是在室內(nèi)短距離高速無線通信中具有 無可比擬的優(yōu)勢。
[0003] UWB信號(hào)極寬的帶寬和極低的傳輸功率決定了其不可避免的會(huì)受到其它窄帶通信 系統(tǒng)的干擾，因此必須采用窄帶干擾(NBI)抑制技術(shù)來解決超寬帶系統(tǒng)與窄帶系統(tǒng)的共存 問題，運(yùn)也是超寬帶技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。目前關(guān)于窄帶干擾對(duì)UWB系統(tǒng)的影響及抑制方法 的研究已有不少成果。H.B. Shen 等（參見 H.B. Sien, W.H. Zhang ,and K.S. Kwak, "Modified chirp waveforms in cognitive UWB system/' in Proc. ICC Workshops'08,pp.504-507, May.2008.)采用頻譜規(guī)避的思想設(shè)計(jì)非線性化i巧脈沖來抑制窄帶干擾?；诨痠巧函數(shù)特 性，上述方法只需經(jīng)過時(shí)域處理即可改變相應(yīng)的頻域特性，從而達(dá)到抑制窄帶干擾的目的， 但僅考慮了單窄帶干擾的抑制。W.Liu等（參見W丄iu，W.X.Zou and F.M.Xu，et al/'A Novel Frequency-band Coded Orthogonal UWB Chirp Pulse Design for Cognitive NBI Suppression ,''Microwave ,Antenna ,Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications，pp. 1048-1051,2007)將UWB頻帶劃分為很多的子頻帶，利用偽 隨機(jī)(PN)序列對(duì)子頻帶進(jìn)行編碼，使得子頻帶的化i巧脈沖具有正交性，從而避免多用戶之 間的干擾。上述方法采用PN碼，而要使每個(gè)用戶的各子頻帶的化i巧脈沖均具有正交性，會(huì) 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜且無法有效降低系統(tǒng)多徑干擾。C. Wang等（參見C. Wang，M. D. Ma，R. D. Ying and Y.H. Yang, ('Narrowband Interference Mitigation in DS-UWB systems," IEEE Signal Processing Letters,vol. 17,no.5,pp.429-432,2010.)首次將編碼輔助的干擾抑 制技術(shù)引入到直接序列擴(kuò)頻超寬帶化S-UWB)系統(tǒng)中，提出了一種抑制窄帶干擾的新型擴(kuò)頻 序列，但獲得該序列的運(yùn)算過程復(fù)雜。傳統(tǒng)的DS-UWB系統(tǒng)中采用的擴(kuò)頻碼都是單碼(如m序 列、Walsh碼、Gold序列等），而研究表明單碼不能同時(shí)具有理想的自相關(guān)和互相關(guān)特性，因 此基于單碼的超寬帶系統(tǒng)抗干擾能力有限。本發(fā)明所采用的正交互補(bǔ)碼是一種不同于單碼 的復(fù)合碼序列，它由一組元碼構(gòu)成，具有理想的相關(guān)特性，即自相關(guān)函數(shù)的旁瓣和互相關(guān)函 數(shù)均為零。由于正交互補(bǔ)碼的理想相關(guān)特性，其已經(jīng)在CDMA系統(tǒng)中得到了廣泛的關(guān)注和研 究。H.H. Chen等研究了基于正交互補(bǔ)碼的CDMA系統(tǒng)（參見H.H. Chen, S.W. Chua and M.Guizani, ('On next generation CDMA technologies:The REAL approach for perfect orthogonal code generation IEEE Trans . on Vehicular Technology , vol. 57 , pp. 2822-2833,2007)，其可W完全消除多徑與多址干擾，并能采用堆找偏移(OS)調(diào)制方案 實(shí)現(xiàn)多速率傳輸?，F(xiàn)有超寬帶系統(tǒng)在抗多窄帶干擾、多徑和多址干擾方面的設(shè)計(jì)方面缺少 設(shè)計(jì)靈活性，且難W實(shí)現(xiàn)對(duì)上述典型干擾的同時(shí)抑制和消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案所存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種基于非線性Sqrt 化irp脈沖的多頻帶正交互補(bǔ)碼超寬帶系統(tǒng)干擾抑制方法，該方法將UWB頻帶進(jìn)行合理劃 分，有益于實(shí)現(xiàn)窄帶干擾抑制，同時(shí)提高系統(tǒng)傳輸效率，而采用并行傳輸方式的OCC UWB系 統(tǒng)可W在抑制多徑、多址干擾的同時(shí)提高系統(tǒng)傳輸速率和實(shí)現(xiàn)多速率傳輸。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種基于非線性Sqd Chi巧脈沖的多頻帶正交互補(bǔ)碼超寬帶系統(tǒng)干擾抑制方法， 其中所述的超寬帶系統(tǒng)包括一組發(fā)射節(jié)點(diǎn)和單個(gè)目的終端，其中發(fā)射節(jié)點(diǎn)組中含多個(gè)發(fā)射 節(jié)點(diǎn)，每個(gè)發(fā)射節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)用戶，其和目的終端均設(shè)置單根天線，發(fā)射節(jié)點(diǎn)通過無線多徑 信道向目的終端發(fā)送多用戶信號(hào)；目的終端接收到的信號(hào)來自于發(fā)射節(jié)點(diǎn)組發(fā)送的有用信 號(hào)、其它UWB用戶信號(hào)，W及信道環(huán)境中存在的多窄帶干擾信號(hào)、子頻帶干擾信號(hào)、多徑信號(hào) 和高斯白噪聲信號(hào)，所述干擾抑制方法的具體步驟如下：
[0007] A、UWB通信系統(tǒng)準(zhǔn)備開始工作；
[0008] B、UWB通信系統(tǒng)利用頻譜感知技術(shù)得到通信環(huán)境中多窄帶干擾信號(hào)所處的頻帶 化(山而川）和對(duì)應(yīng)中屯、頻率的)，托（1，2，-，斯^1川和&^分別為第^'個(gè)窄帶干擾信號(hào)的 下限頻率和上限頻率，N為通信環(huán)境中窄帶干擾信號(hào)的個(gè)數(shù)；
[0009] C、根據(jù)窄帶干擾信號(hào)的頻帶位置將UWB通信系統(tǒng)的可用頻段的帶寬分成L個(gè)子頻 帶，每一個(gè)子頻帶分配一個(gè)OCC碼，且對(duì)每一個(gè)子頻帶匹配和設(shè)置一個(gè)相應(yīng)的化i巧脈沖Wi (t)，ie(l，2,…，L)，且 L〉N;
[0010] D、設(shè)UWB通信系統(tǒng)共有K個(gè)用戶，{Ci，C2,…，巧是一正交互補(bǔ)序列集，第k個(gè)用戶的 OCC為公二切，卻，.'..^，...，項(xiàng)立，1是第1^個(gè)用戶的0〇：的元碼個(gè)數(shù)，每個(gè)元碼€,:包含仍個(gè)碼 片，即采用OC邱馬對(duì)每一個(gè)子頻帶進(jìn)行擴(kuò)頻；
[0011] E、根據(jù)子頻帶的個(gè)數(shù)，將數(shù)據(jù)比特按L位一組進(jìn)行傳輸，經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換為L個(gè)支路 在對(duì)應(yīng)L個(gè)子頻帶上并行傳輸;每條支路進(jìn)行OC訝廣頻，然后與決定各自頻帶的化i巧脈沖相 乘，每比特經(jīng)擴(kuò)頻碼調(diào)制后的化i巧脈沖表征為
，其中E{±1}為 第k個(gè)用戶發(fā)送的第n個(gè)數(shù)據(jù)比特，4 G ;±n是用戶k第i個(gè)元碼的第j個(gè)碼片;設(shè)第1個(gè)用戶 為期望用戶，第2到第k個(gè)用戶的最后到達(dá)路徑與第1個(gè)用戶的最先到達(dá)路徑間的時(shí)延為T = 札+(，其中g(shù) = 均勻分布于[0，1'。]，1'。是每個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間，每個(gè)元碼的持續(xù)時(shí) 間為 Tp=(Nc+n+l)Tc;
[0012] F、信源發(fā)送數(shù)據(jù)比特，通過OCC擴(kuò)頻調(diào)制的化irp脈沖來表征數(shù)據(jù)比特，數(shù)據(jù)比特 經(jīng)過L個(gè)并行支路傳輸，之后所有的發(fā)送信號(hào)疊加在一起經(jīng)過天線發(fā)射進(jìn)入多徑信道傳輸， 除多徑衰落外，與UWB系統(tǒng)共存的窄帶系統(tǒng)、UWB通信系統(tǒng)中的其它用戶UWB信號(hào)W及加性高 斯白噪聲對(duì)期望用戶的UWB信號(hào)產(chǎn)生干擾，共同出現(xiàn)在接收信號(hào)中；
[001 ；3] G、在接收端，采用Rake接收機(jī)對(duì)每個(gè)子頻帶內(nèi)的接收信號(hào)r (t)進(jìn)行處理，Rake接 收機(jī)包含F(xiàn)個(gè)相關(guān)器，相關(guān)器對(duì)接收信號(hào)r(t)與模板信號(hào)m(t)的乘積進(jìn)行積分；
[0014] H、在第1個(gè)子頻帶內(nèi)，將接收信號(hào)r(t)與對(duì)應(yīng)模板信號(hào)m(t)進(jìn)行相關(guān)，其輸出判決 變量為Zi，& = Su+Si+Sm+泣+SF+Sn，其中Su為有用信號(hào)分量、Si為窄帶干擾分量、Sm為多址干擾 分量、Sp為多徑干擾分量、Sf為子頻帶干擾項(xiàng)、Sn