基于230MHz宽带数传系统干扰共存研究

摘要

频谱资源是十分珍贵的通信资源，而研究发现专网230MHz频段的频谱利用效率不高，为了更高效地利用频谱资源，普遍的解决办法是采用基于认知无线电技术的频谱共享方案。基于这种思想，认知用户需要准确检测到在用的授权用户频段，同时认知用户需要避免对正在通信的授权用户造成干扰。认知系统可以采用方便频谱管理的基于频谱池的NC-OFDM技术，即根据频谱感知结果关闭干扰避免频带内的子载波。然而其他子载波在授权频段内仍然具有较大的功率，以至影响授权用户的工作。因此OFDM信号旁瓣干扰抑制算法的研究具有重要意义。
　　本文首先提出了基于感知无线电的共享频谱技术方法和规划构想，该方法保留了230MHz频段内25kHz频点划分，同时将230MHz频段划分成多个资源组进行频谱感知，规避在用频点，实现多系统共存。此外本文还给出了基于频谱共享的共存指标，保证授权用户和认知用户能安全可靠工作。
　　接下来，介绍了基于频谱池技术的NC-OFDM技术和旁瓣干扰产生的原理与解决办法，并深入研究了两种解决干扰旁瓣算法中的主动干扰消除算法(AIC)。对于传统的主动干扰消除算法，本文研究了增加循环前缀和加窗的算法模型，并对性能进行了仿真分析。然后仿真分析了基于功率谱密度的主动干扰消除算法(PSD-AIC)模型和减小对消子载波处较大毛刺功率的优化α-PSD-AIC算法，并与现有的优化算法进行了仿真对比，在不改变对消子载波的功率的情况下，陷波深度提升了约5dB。
　　最后，根据系统共存指标，提出两种方案对前面提出的优化算法进行工程验证。第一种方案是利用SystemVue软件仿真宽带OFDM信号和230MHz离散单载波窄带信号，实现数字调制、低通滤波成型、上变频和功率放大等调制过程及相应解调过程，并分析两个系统的共存情况;第二种方案是搭建半实物仿真平台，利用收发数传电台、信号源等硬件仪器模拟实际工作环境，经过半实物仿真对比分析可以发现，当开槽宽度为8个子载波(64kHz)时，开槽处功率约为-51.94dBm，小于标准测试(预留带宽为75kHz)里的-46dBm，因此在抗干扰性和频带利用率性能上有了明显提高。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 230宽带专网发展概述

1．2 认知宽带系统在共存中的挑战

1．3 论文研究对象及发展现状

1．4 本文的主要贡献和内容安排

2 宽带专网技术及频谱共享方案

2．1 频谱规划原则

2．2 频谱共享策略

2．2．1 基于认知数据库的频谱共享技术

2．2．2 基于频谱感知的频谱共享技术

2．3 频谱共享参考方案

2．4 基于频谱共享的共存指标

2．4．1 宽带数传系统对窄带数传系统干扰

2．4．2 宽带数传系统间干扰

2．4．3 实现性分析

3 认知OFDM信号干扰抑制技术

3．1 NC-OFDM传输技术

3．1．1 频谱池技术

3．1．2 OFDM技术

3．1．3 NC-OFDM

3．2 OFDM旁瓣干扰抑制原理

3．3 主动干扰消除(AIC)算法

3．4 AIC算法的加窗优化算法

3．4．1 算法描述

3．4．2 仿真分析

3．5 PSD-AIC算法

3．5．1 PSD-AIC算法描述

3．5．2 PSD-AIC算法仿真分析

3．5．3 PSD-AIC与AIC算法比较

3．6 低峰均比的α-PSD-AIC算法

3．6．1 算法描述

3．6．2 仿真分析

3．7 本章小结

4 基于230MHz系统共存的半实物仿真

4．1 SystemVue软件仿真

4．1．1 System Vue软件功能介绍

4．1．2 宽带信号生成模块

4．1．3 信号发送端

4．1．4 QPSK信号解调接收端

4．1．5 仿真结果

4．2 宽带和窄带系统共存的标准测试

4．2．1 基站对数传电台的影响测试(2频点)

4．2．2 基站对数传电台的影晌测试(40频点)

4．2．3 基站对数传电台的影响测试(100频点)

4．2．4 数传电台对基站的影响测试

4．2．5 测试结论

4．3 半实物仿真平台

4．3．1 实现思路

4．3．2 软硬件环境

4．4 本章小结

5 总结和展望

5．1 工作总结

5．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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