基于TDC 的OFDM 抗干扰技术研究

文/臧笑峰

针对传统的频域陷波抗干扰技术对OFDM 系统有用信号损伤较大的缺点，提出了一种基于变换域通信（TDC）的抗干扰技术，利用变换域中电磁环境采样结果，通过动态调整OFDM 系统中可用子载波的组成来对OFDM 信号进行设计来抗干扰，并且对该技术进行了改进，在接收端添加了数字滤波模块，有效的减小了干扰的功率泄漏问题，研究结果表明这种方法相对于传统的频域陷波抗干扰算法，性能上有了较大提升。

摘 要

因此可以将变换域通信系统 的“规避”思想运用到OFDM 系统的抗干扰中来：首先通过电磁频谱估计方法检测出干扰的驻留频带，然后根据门限判决结果得到反映整个频段的可利用情况的基函数，根据基函数关闭受窄带干扰影响的子载波频带，通过调整OFDM系统的发送端和接收端所使用的子载波从而使OFDM 系统的发射部分和接收部分避免使用受干扰影响严重的子载波频带。基于TDC 的OFDM 抗干扰示意图如图2 所示 。

2.1基函数的生成

在发送前要对当前通信的电磁环境进行采样和频谱分析，对干扰进行识别，确定被干扰占用的频段。电磁环境谱的准确估计是系统能够高效工作的前提, 也是整个系统的核心。有两个思路可以用来获得正确的基函数，一是基于FFT 变换的能量检测方法，二是基于现代谱估计的方法。在确定可用频谱时，可以先根据接收端电磁环境采样的结果计算功率谱密度A(ω)，将其与一个选定的门限值h 相比较，然后将高于门限的频带的谱函数值标记为0，表明该频带有干扰，不能使用；低于门限的频带的谱函数值标记为1，表明该频带可以使用。由此得到一个由0和1构成的谱向量函数A' (ω)。在这里，门限的设置是很重要的，门限设的高了可能会导致有的干扰频段被漏掉，导致通信的时候不能有效地避开受严重干扰的频段，如果设的低了，会使有些频段被误判为干扰频段，造成可用于传输的频段减少，传输速率降低。

2.2自适应调制解调技术

在基于变换域通信的OFDM 系统中，随着基函数的变化，我们收发数据所采用的子载波也应该随之动态的分配。发送端： 在生成了基函数之后， 假设OFDM 系统的总的载波数目是N，通过谱估计和判决形成的基函数的模中1 的个数是m，则应该选择在没有干扰的m 个子载波上进行数据传输，对应的在进行串/ 并变换时，所形成的数据的路数也应该为m，这样才能使数据匹配的在无干扰的m 个子载波上传输，而在受干扰的子载波上不传输数据。接收端：在接收端进行FFT 之后，可以根据基函数中1 的位置对应的从N 路子载波的数据中取出对应的m 路数据。

2.3 分析与改进

为方便起见，这里采用非对齐的多音干扰来分析干扰对于系统的影响，部分频带干扰可以类比多音干扰进行分析，设多音干扰为：

1 2 ( )

0

( ) 1 m

N j m n

N

m

m

J n J e

N

π

− +ε

=

= Σ （1）

为了分析方便我们添加了N个多音干扰，实际中某些干扰的幅度Jm 可能为零，其中εm是在归一化子载波间隔为1T 的情况下距离子载波中心频率mT 的频率偏差，它是(−0.5,0.5]区间上均匀分布的一个随机变量。m J 为干扰频率( )m m

T

+ε

处的干扰幅度。则收端在经过FFT 变换之后，多音干扰泄漏到第k 个子载波上的总的功率为:

1 1 ( )

0

sin( ) sin( )

sin( ) sin( ( ))

m

N j N m k k k N

k m

k m

m k m

J J J e

N m k

N N

πε πε π ε

πε π

ε

− − + −

=≠

= +

+ −

Σ （2）

由公式（2）可以看出与子载波非对齐的多音干扰经过FFT 变换之后使每个子载波上的数据均叠加了干扰，并且干扰来源于所有的干扰频率，子载波频率距离干扰频率越近，被泄漏的功率越大，受到的影响越大，当干扰的功率较大时，对系统的影响也越严重。所以单纯的采用基于TDC 的干扰规避方式虽然躲开了受影响比较严重的子载波频带，性能会有一定提升，但是由于没有将干扰消除掉，在干扰数目较多、功率较大的情况下泄漏到某个子载波上的总的干扰功率也是很可观的，可能对收端的解调判决产生较大影响。因此这里提出在接收端将干扰滤除掉，这样既克服了在接收端直接进行频域陷波对有用信号损伤大的缺点，又避免了单纯采用基于TDC 的干扰规避技术时干扰功率泄露较大的缺点，可以有效的提升系统性能。在接收端的OFDM 解调模块添加数字滤波单元示意图如图3 所示。

3 仿真结果与分析

仿真得到基于TDC 的系统的误码率性能曲线如图4 所示。可以看出基于TDC 的抗干扰方式的性能相对于传统频域陷波方式在误码率为10-2 时信噪比有1dB的改善，而且走势与理想曲线一致。

4 结束语

文中将变换域通信中“规避”的思想引入到OFDM 系统中。由于干扰泄漏，基于变换域通信思想的OFDM 系统不能彻底消除窄带干扰，因此提出了在系统中加入自适应数字滤波的方法消除干扰泄漏。仿真分析表明，该方法比传统的频域陷波方法的抗干扰性能有较明显的提升，并且能够消除传统的频域陷波方法中较高的误码平层现象。

参考文献

[1] 张邦宁, 魏安全, 郭道省. 通信抗干扰技术[M]. 北京：机械工业出版社,2007.

[2] 芮国胜, 苗俊, 杨霄. 变换域通信系统的分形门限研究[J]. 系统仿真学报,2009.

作者简介

臧笑峰（1989-），男，硕士研究生，主要研究方向为通信与信息系统

。

作者单位

中国电子科技集团公司__