第 31 卷第 4 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.31No.4
2009 年 4 月 Journal of Electronics & Information Technology Apr. 2009
降低 MB-OFDM 认知无线电带外干扰的编码调制方法及其性能分析
杨 程
①②
翁玮文
②
周 正
①②
①
(北京邮电大学无线网络实验室 北京 100876)
②
(泛网无线通信教育部重点实验室 北京 100876)
摘 要:该文针对降低多频带正交频分复用(MB-OFDM)认知无线电系统带外干扰的要求,利用数学推导的方法,
得出带外干扰的表达式,提出了一种以两个、四个或多个子载波分组的编码调制方法。该方法增大了带外信号衰减
速度,从而产生满足要求的频谱凹槽深度,有效地降低对周围无线业务的干扰,最终达到认知系统和其它窄带系统
的共存。另外,理论分析和仿真结果表明该编码调制具有另一个优点:Rayleigh 信道中,一定的信噪比下可以获
得更好的误码率性能。
关键词:MB-OFDM;频谱凹槽;子载波分组编码调制;误码率性能
中图分类号:TN911.22 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2009)04-0878-04
Coded-modulation Scheme for Interferences Mitigation from
MB-OFDM Cognitive Radio and Its Performance Analysis
Yang Cheng
①②
Weng Wei-wen
②
Zhou Zheng
①②
①
(Wireless Network Lab, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)
②
(Key Lab of Universal Wireless Communications, MOE, Beijing 100876, China)
Abstract: In order to satisfy the requirement of mitigating interferences caused by MB-OFDM cognitive radio
systems, a type of coded-modulation scheme among two, four or several sub-carriers, is proposed, which is derived
from side-lobe interference expressions. Based on this method, the side-lobe signal of MB-OFDM decreases quickly,
and then the frequency notch, overlapping with other radio services, is deep enough. Consequently, interferences
from cognitive radio systems is decreased, and the coexistence with other narrow band radio services is realized. In
addition, theoretic analysis and simulation results show that the coded-modulation scheme has an additional merit:
when SNR arrives at a certain value, compared with traditional modulation, much better Bit Error Rate (BER)
performance can be achieved over Rayleigh fading channels.
Key words: MB-OFDM; Frequency notch; Sub-carrier grouping coded modulation; BER performance
1 引言
认知无线电系统通过对周围无线环境的感知,采用一种
软频谱的概念,灵活动态地利用频谱资源,而不对附近其他
无线业务产生干扰
[1,2]
。通过探测-避开策略(DAA)
[3,4]
,生成
频谱模板,在窄带业务频段上产生频谱凹槽,降低重叠频段
上的发送功率,从而避免对附近窄带业务产生干扰。针对
MB-OFDM 方式的认知无线电系统,在关闭干扰频段上的子
载波后,因为其他子载波带外信号按 Sa 函数衰减,所以在
关闭子载波的频段上会有泄露功率存在,从而产生频谱凹槽
深度不够。文献[5]提出一种在关闭重叠部分的子载波后,在
关闭掉的子载波两侧插入 AIC 子通道,产生更深的凹槽,但
是接收机需要提前知道 AIC 子通道的位置,实现起来比较复
2007-12-10 收到,2008-04-08 改回
国家自然科学基金(60432040,60772021),北京市自然科学基金
(4052021),教育部博士点基金(20060013008, 200700130293)和韩国
仁荷大学 IT 研究中心项目(INHA UWB-ITRC)资助课题
杂。文献[6,7]利用相邻子载波带外旁瓣幅值接近相等的特点,
提出对相邻子载波传输极性相反的信息,从而使带外干扰减
小,凹槽深度增加。因为两个子载波传输的信息相同,降低
了系统的传输效率,只适合提供低速率业务。本文从数学推
导的角度,得到 MB-OFDM 带外干扰的数学表达式,给出
了降低带外干扰的更一般的依据和方法。以此方法为基础,
提出了一种对每两个、四个子载波上的符号进行编码调制,
使带外功率衰减加快,从而加大凹槽深度,降低带外干扰。
可以看出文献[6,7]产生凹槽的编码方法其实是本文分析结果
的一种参数选择,是对两个子载波进行编码调制的结果。
另一方面,为了在加快带外衰减,产生频谱凹槽的同时
不降低数据传输的速率,本文与 QPSK 做比较,采用以
16QAM 为基础的编码调制方式。分析和仿真结果表明,相
对 QPSK,相同数据传输速率和平均发送功率下,虽然
16QAM 符号间的欧氏距离减小,使 AWGN 信道中 BER 性
能变差,但是相同的信息在多个载波上同时传输,达到频率