CN101360084A - 子载波间干扰消除方法、装置和信号接收方法及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种子载波间干扰的消除方法，包括：获取当前子载波信道响应模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值平方，并将conj(H_k)/2ⁿ作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子；其中conj(·)为共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；若所述模值小于或等于所述门限，则将其他子载波对当前子载波的干扰因子置0；从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。本发明还公开了子载波间干扰的消除装置、信号接收方法及接收机。应用本发明，能够降低干扰消除的复杂度，避免实时除法运算。

Description

子载波间干扰消除方法、装置和信号接收方法及接收机

技术领域

本发明涉及正交频分复用(OFDM)技术，特别涉及OFDM***中子载波间干扰(ICI)的消除方法和装置、以及应用该消除方法的信号接收方法及接收机。

背景技术

正交频分复用(OFDM)***相对于传统单载波***的优势在于可以用更简洁的手段对抗无线通信中特有的多径衰落。通常的OFDM接收机框图如图1所示。

在图1所示的OFDM接收机中，快速傅立叶变换(FFT)模块101通过FFT变换将时域信号转换为频域信号。其中，频域各子载波(sub-carrier)k上接收到的信号Y_k可以表示为：

Y_k＝H_k*X_k+w_k，k＝0，1，2，…，N-1  (1)

其中X_k为在子载波k上发送的原始信号，H_k为频域信道响应在子载波k上的值，w_k为子载波k上的噪声。经过图1中信道估计模块102进行信道估计得到H_k后，通过简单的一阶均衡和判决，就可以恢复出发送信号X_k。

但是，公式(1)的等式关系仅适用于静态或者低速运动的状态。当处于高速运动时，由于时间方向信道的变化性造成了时间选择性衰落，当进入衰落比较严重的时间片段时，会出现连续的突发错误。反映到频域上的影响是造成多普勒频率扩展，子载波间干扰(ICI，Inter-Carrier Interference)增大且不能忽略，接收到的信号表达式变成：

$Y_k=\underset{i,i\≠k}{\mathrm{\Σ}}{H}_{i,k}*X_i+H_{k,k}*X_k+w_k,k=\mathrm{0,1,2},\·\·\·,N-1---\left(2\right)$

其中，H_i，k为子载波i(i≠k)对子载波k造成的乘性干扰，

代表其他子载波上数据对子载波k上数据造成的ICI干扰。由式(2)可见，在高速运动环境下，接收信号被ICI干扰所污染造成性能恶化，同时利用被污染的导频信号进行信道估计，也会降低信道估计的准确性。

目前，针对高速移动带来的问题可以通过两种类型的途径来消除。第一种是采用时间交织的手段，在发端用交织将数据打散，在收端再用解交织将数据恢复回原有顺序。这种方法没有消除ICI带来的干扰，但是可以将衰落比较严重的一段时间信号分散开来，以利于后续信道译码。

另一种方法是针对式(2)，在频域上消除其他子载波带来的ICI干扰。具体ICI干扰消除的原理如式(3.1)和(3.2)所示。

r_k＝Y_k/H_k                   (3.1)

${\tilde{X}}_k=r_k-\underset{i,i\≠k}{\mathrm{\Σ}}\frac{H_{i,k}}{H_k}{r}_i,0\≤k\≤N-1---\left(3.2\right)$

由上述两式可见，目前的ICI消除的方法包括：

步骤1，根据式(3.1)，对子载波上的接收数据进行均衡得到发送信号的初始估计r_k；

步骤2，根据式(3.2)，从初始的估计r_k中减去其他子载波对当前子载波的干扰值，得到最终的发送信号估计值

比较上述式(3.2)与式(2)可见，按照式(3.2)得到的发送信号估计值为消除干扰后的估计值，并且，本申请中将 $A_i=\frac{H_{i,k}}{H_k}$ 称为子载波i对当前子载波k的干扰因子。其中，

$H_{i,k}=\frac{1}{N-1}*\frac{{\mathrm{\ΔH}}_i}{\exp (j*2\mathrm{\π}*(i-k)/N)-1}---\left(3.3\right)$

N为***的OFDM子载波总数，常见***的N值为1024～8192。

另外，由于相邻两个子载波对当前子载波的ICI干扰最大，而其他子载波对当前子载波的ICI干扰相对较小，因此，现有的ICI消除方法中，通常仅从初始估计中减去相邻两个子载波k-1和k+1对当前子载波接收数据的干扰，而忽略其余子载波的干扰。即在步骤2中，i为k-1和k+1。

同时，对相邻子载波i＝k-1和k+1，由于N较大，有：

$H_{k+1,k}=\frac{1}{N-1}*\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k+1}}{\exp (j*2\mathrm{\π}/N)-1}\≈\frac{1}{N-1}*\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k+1}}{j*\sin (2\mathrm{\π}/N)}\≈\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k+1}}{j*\left(2\mathrm{\π}\right)}$

$H_{k-1,k}=\frac{1}{N-1}*\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k-1}}{\exp (j*(-2\mathrm{\π})/N)-1}\≈\frac{1}{N-1}*\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k-1}}{-j*\sin (2\mathrm{\π}/N)}\≈\frac{{\mathrm{\ΔH}}_{k-1}}{-j*\left(2\mathrm{\π}\right)}$

因此，公式(3.2)可以简化为

${\tilde{X}}_k=r_k-\frac{\left({\mathrm{\ΔH}}_{k-1}\right)/(-j2\mathrm{\π})}{H_k}{r}_{k-1}-\frac{\left({\mathrm{\ΔH}}_{k+1}\right)/\left(j2\mathrm{\π}\right)}{H_k}{r}_{k+1};0\≤k\≤N-1$

其中，ΔH_k-1表示当前OFDM符号子载波k-1和上一OFDM符号子载波k-1上信道响应的变化值，ΔH_k+1表示当前OFDM符号子载波k+1和上一OFDM符号子载波k+1上信道响应的变化值；

为发送信号X_k的估计值，用于解映射得到软比特信息送给后续的信道译码单元完成译码。

上述消除ICI干扰的方法，加上时间交织/解交织，可以有效地改善接收机在高速运动时的性能。但是它也有几个缺点：

1.实现复杂度大，尤其是每个子载波数据的计算都需要实时除法运算；

2.当多径传播使得某个子载波k上衰落较深时，ICI消除过程中直接除以H_k，由于H_k的值经过衰落已经很小，因此会引入很大的噪声；

3.在均衡时使用的频域信道估计值H_k通常是利用已知的频域***的辅助导频估计得到的，但由于ICI的影响，接收端在导频位置子载波上得到的数据已经被ICI干扰，导致信道估计并不准确并有较大误差，从而影响后续解映射模块准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种ICI消除方法，能够降低干扰消除的复杂度，避免实时除法运算。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种子载波间干扰的消除方法，包括：

获取当前子载波信道响应的模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，并将

作为1/H_k，计算预设的其他子载波对当前子载波的干扰因子；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

若所述模值小于或等于预先设置的门限，则将所述其他子载波对当前子载波的干扰因子置0；

从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

较佳地，

所述预设的其他子载波为当前子载波的两个相邻子载波；

所述将

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子包括：利用公式 $\frac{\left(\mathrm{\Δ}{H}_{k-1}\right)/(-j2\mathrm{\π})*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的前一子载波k-1的干扰因子A_k-1，利用公式 $\frac{\left({\mathrm{\ΔH}}_{k+1}\right)/\left(j2\mathrm{\π}\right)*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的后一子载波k+1的干扰因子A_k+1。

较佳地，将

表示为二进制常数，再右移m位，利用移位结果代替常数1/j2π，用于计算干扰因子，所述m为预设的常数。

较佳地，该方法进一步包括：在进行干扰消除前，确定接收机的移动速度，当所述移动速度高于预设的速度门限时，对各个子载波上的接收数据进行ICI消除；否则，结束本流程。

较佳地，所述确定接收机的移动速度包括：利用多普勒频移估计确定接收机的移动速度。

一种正交频分复用OFDM信号的接收方法，包括：

对经过快速傅立叶变换FFT处理后得到的各个子载波上的接收数据进行子载波间干扰ICI消除，得到消除干扰后的接收数据；

利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应；

利用各个子载波上修正的信道响应和消除干扰后的接收数据，确定各个子载波上的发送信号估计值；

其中，对当前子载波上的接收数据进行子载波间干扰的消除包括：

获取当前子载波的模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，并将

作为1/H_k，用于计算其他子载波对当前子载波的干扰因子；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

若所述模值小于或等于预先设置的门限，则将其他子载波对当前子载波的干扰因子置0；

从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

较佳地，所述利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计包括：将有限冲击响应FIR滤波器作为插值滤波器，对各个导频子载波上消除干扰后的接收数据进行插值滤波，将滤波结果作为各个子载波上修正的信道估计值。

较佳地，该方法进一步包括：在对各个子载波上的接收数据进行ICI消除前，确定接收机的移动速度，当所述移动速度高于预设的速度门限时，对各个子载波上的接收数据进行ICI消除，并执行所述利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计的操作；否则，直接利用各个子载波上的接收数据确定各个子载波上的发送信号估计值，或者对各个子载波上的接收数据进行ICI消除，并直接利用原信道估计值和各个子载波上消除ICI后的接收数据确定各个子载波上的发送信号估计值。

较佳地，所述确定接收机的移动速度包括：利用多普勒频移估计确定接收机的移动速度。

一种子载波间干扰消除装置，包括：模值计算单元、比较器单元、干扰因子计算单元、选择单元和干扰消除单元；

所述模值计算单元，用于获取当前子载波的模值；

所述比较器单元，用于比较当前子载波的模值与预设的门限，若当前子载波的模值大于预设门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，将选择的自然数输出给所述干扰因子计算单元，并触发选择器将接收自所述干扰因子计算单元的干扰因子输出；否则触发所述选择器将干扰因子置0并输出；

所述干扰因子计算单元，用于将

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子，并将计算得到的干扰因子输入所述选择单元；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

所述选择单元，用于根据所述比较单元的控制，将干扰因子输出给所述干扰消除单元；

所述干扰消除单元，用于从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

一种OFDM信号的接收机，包括FFT模块、第一提取导频模块、信道估计模块和均衡解映射模块，该接收机还包括ICI消除模块、第二提取导频模块和信道响应插值滤波模块；

所述ICI消除模块，用于对所述FFT模块输出的各个子载波上的接收数据进行ICI消除，得到消除干扰后的接收数据输出给第二导频提取模块和均衡解映射模块；

所述第二提取导频模块，用于提取各个导频子载波上消除干扰后的接收数据，并输出给所述信道响应插值滤波模块；

所述信道响应插值滤波模块，用于利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应，并输出给所述均衡解映射单元；

所述ICI消除模块包括：模值计算单元、比较器单元、干扰因子计算单元、选择单元和干扰消除单元；

其中，所述模值计算单元，用于获取当前子载波的模值；

所述比较器单元，用于比较当前子载波的模值与预设的门限，若当前子载波的模值大于预设门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，将选择的自然数输出给所述干扰因子计算单元，并触发选择器将接收自所述干扰因子计算单元的干扰因子输出；否则触发所述选择器将干扰因子置0并输出；

所述干扰因子计算单元，用于将

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子，并将计算得到的干扰因子输入所述选择单元；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

所述选择单元，用于根据所述比较单元的控制，将干扰因子输出给所述干扰消除单元；

所述干扰消除单元，用于从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

较佳地，所述接收机进一步包括多普勒估计模块，用于进行多普勒频偏估计确定本接收机的运动速度，当所述运动速度高于预设的速度门限时，启动所述ICI消除模块和信道响应插值滤波模块；当所述运动速度低于或等于预设的速度门限时，关闭所述ICI消除模块和信道响应插值滤波模块，或者启动所述ICI消除模块并关闭信道响应插值滤波模块；

所述ICI消除模块，进一步根据所述多普勒估计模块的控制，启动或关闭本身的操作；

所述信道响应插值滤波模块，进一步根据所述多普勒估计模块的控制，启动或关闭本身的操作。

由上述技术方案可见，本发明中在进行干扰ICI消除时，获取当前子载波信道响应的模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，并将

作为1/H_k，计算预设的其他子载波对当前子载波的干扰因子；这种计算方式下，避免了直接除以H_k的操作，转换为共轭乘和移位操作；若所述模值小于或等于预先设置的门限，则将预设的其他子载波对当前子载波的干扰因子置0，从而避免在衰落较深的载波处引入大的噪声；接下来，从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据，这种计算方式下，直接利用接收数据进行计算，避免初步估计计算过程中直接除以H_k的操作。通过上述本发明的干扰消除方法，一方面避免了实时除法运算，另一方面也避免了衰落较深的载波处引入大的噪声，降低接收性能。

附图说明

图1为现有的OFDM接收机框图。

图2本发明实施例中ICI消除方法的流程图。

图3为本发明中ICI消除装置的结构图。

图4为ICI消除装置中单元的具体实现结构图。

图5为本发明中OFDM接收机的框图。

图6为可控ICI消除和信道估计插值滤波模块的OFDM接收机框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。

本发明的基本思想是：在ICI消除过程中，避免实时的除法运算，从而降低干扰消除的复杂度，提高接收机的接收性能。

首先，为避免初步估计时的实时除法操作，本发明中不再对初步估计后的r_k进行干扰消除，而是直接从当前子载波k上的接收数据Y_k中减去预设的其他子载波i在当前子载波上的干扰值，以对当前子载波k的接收数据进行干扰消除，不再进行初步估计过程，也就避免了该操作过程中的实时除法操作。即根据公式 ${\tilde{Y}}_k=Y_k-\underset{i,i\≠k}{\mathrm{\Σ}}{H}_{i,k}*Y_i$ 进行接收数据的干扰消除。其中，可以根据***接收性能的要求确定其他子载波i的取值。

其次，在计算其他子载波对当前子载波的干扰因子 $A_i=\frac{H_{i,k}}{H_k}$ 的过程中，为避免实时除法操作，将干扰因子的分子和分母分别乘以conj(H_k)，即H_k的共轭，得到 $A_i=\frac{H_{i,k}*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{{\left|H_k\right|}^2},$ 再利用2ⁿ代替分母|H_k|²，从而可以利用共轭乘法和二进制移位代替除以|H_k|²的操作。即利用公式了(4)计算干扰因子。

$\frac{H_{i,k}*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}---\left(4\right)$

通过上述两方面，就可以避免干扰消除过程中的实时除法运算。另外，多径传播时由于某些子载波衰落较深，导致除以该子载波的信道响应会引入较大的噪声，为避免引入这类噪声，本发明中，仅在子载波上的信道响应幅值超过预设门限时，按照上述两方面的改进进行ICI消除，若子载波上的信道响应幅值未超过预设门限，则不再对子载波上的接收数据进行干扰消除。

通过公式的形式表示本发明中的ICI干扰消除方法为：

${\tilde{Y}}_k=Y_k-\underset{i,i\≠k}{\mathrm{\Σ}}{H}_{i,k}*Y_i$

$A_i=\left\{\begin{array}{cc}\frac{H_{i,k}*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n},& {\left|H_k\right|}^2>\mathrm{threshold}\\ 0,& {\left|H_k\right|}^2\≤\mathrm{threshold}\end{array}\right.$

下面通过具体实施例说明本发明的具体实施方式。

图2本发明实施例中ICI消除方法的流程图。在该流程中，以针对当前子载波k进行ICI消除为例进行说明，并且选择对当前子载波干扰最大的两个相邻子载波k-1和k+1进行干扰消除，从当前子载波k的接收数据中消除相邻子载波在当前子载波上的干扰值。如图2所示，消除当前子载波k上ICI的方法流程包括：

步骤201，获取当前子载波信道响应H_k的模值。

本步骤获取当前子载波k的信道响应的模值|H_k|。

步骤202，判断当前子载波信道响应的模值是否大于预设的门限，若是，则执行步骤203，否则执行步骤204。

在本发明中，在当前子载波信道响应的模值大于预设的门限时，利用步骤203的方式确定相邻两个子载波对当前子载波的干扰因子，并对接收数据进行干扰消除。在当前子载波信道响应的模值小于或等于预设的门限时，说明当前子载波的信道响应衰落较大，则在步骤204中将相邻子载波对当前子载波的干扰因子置0，从而屏蔽该ICI消除过程，避免除以较小的信道响应而引入的大噪声。

步骤203，在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近于当前子载波信道响应模值的平方，并将

作为1/H_k计算相邻两个子载波对当前子载波的干扰因子，再执行步骤205。

本步骤中，选取最接近|H_k|²的2ⁿ，其中，n为预设的多个待选自然数中的一个。这样，可以利用

代替1/H_k，用于计算相邻两个子载波对当前子载波的干扰因子。优选地，根据长期统计得到的子载波信道响应的模值范围，确定待选的自然数取值。

在计算相邻两个子载波对当前子载波的干扰因子时，可以采用背景技术中提到的近似计算方式，并利用

代替1/H_k，也就是说利用公式 $A_{k-1}=\frac{\left({\mathrm{\ΔH}}_{k-1}\right)/(-j2\mathrm{\π})*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的前一子载波对当前子载波的干扰因子A_k-1；利用公式 $A_{k+1}=\frac{\left({\mathrm{\ΔH}}_{k+1}\right)/\left(j2\mathrm{\π}\right)*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的后一子载波对当前子载波的干扰因子A_k+1。其中，conj(H_k)可以通过共轭乘法实现，1/2ⁿ可以通过二进制移位运算实现；由于1/(j2π)是常数，因此该除法也可以用简单的乘法和移位运算代替，具体地，可以将

表示为二进制常数，再右移m位，利用移位结果代替常数1/j2π，m为预设的常数。例如，m取值为10，则可以利用163/(j*2¹⁰)代替1/j2π。这样，即避免了干扰因子计算过程中的实时除法运算。

步骤204，将相邻两个子载波对当前子载波的干扰因子均置0，并执行步骤205。

如前所述，多径传播可能会引起某子载波上衰落较深，这时，如果仍然按照公式(4)计算干扰因子，则由于|H_k|过小，而造成干扰因子增大，从而使得Y_k-1*A_k-1和Y_k+1*A_k+1的幅值可能超过Y_k；而事实上，相邻子载波的ICI影响在幅度上不应该超过本子载波，因此本发明中，当当前子载波的信道响应模值小于或等于预设门限时，直接将干扰因子置0，不计算ICI干扰。

步骤205，从当前子载波的接收数据中减去相邻两个子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

本步骤中，利用公式 ${\tilde{Y}}_k=Y_k-Y_{k-1}*A_{k-1}-Y_{k+1}*A_{k+1}$ 获取消除干扰后的当前子载波的接收数据

至此，本实施例中ICI消除方法的流程结束。上述实施例中，对当前载波进行了ICI消除，并且考虑到相邻两个子载波对当前子载波的干扰较大，而其他子载波对当前子载波的干扰较小，因此，在进行ICI消除时，仅将相邻两个子载波上的接收数据带来的干扰消除掉。事实上，也可以进一步消除其他子载波上接收数据所带来的干扰，具体处理方式与上述相同，即计算对应子载波对当前子载波的干扰因子，再从当前子载波的接收数据中进一步减去其他子载波的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积。

另外，上述本发明的ICI消除方法是针对高速运动环境下多普勒频移扩展所带来的子载波间干扰的，而在静态或低速运动状态下，不存在ICI或ICI较低可以忽略，这时就不必利用上述方法进行ICI消除，以节省***功率资源。具体地，可以在上述ICI消除方法进行干扰消除前，确定接收机的移动速度，当该移动速度大于预设的速度门限时，执行图1所示的方法进行干扰消除，当该移动速度小于或等于预设的速度门限时，不再进行干扰消除，而是直接利用子载波上的接收数据估计发送信号。其中优选地，可以利用多普勒频移估计来确定接收机的移动速度。

进一步地，上述本发明的ICI消除方法可以在图3所示的ICI消除装置中应用。如图3所示，该ICI消除装置包括：模值计算单元、比较器单元、干扰因子计算单元、选择单元和干扰消除单元。

在该ICI消除装置中，模值计算单元，用于获取当前子载波的模值。比较器单元，用于比较当前子载波的模值与预设的门限，若当前子载波的模值大于预设门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，将选择的自然数输出给所述干扰因子计算单元，并触发选择器将接收自所述干扰因子计算单元的干扰因子输出；否则触发所述选择器将干扰因子置0并输出。干扰因子计算单元，用于

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子，并将计算得到的干扰因子输入所述选择单元；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值。选择单元，用于根据所述比较单元的控制，将干扰因子输出给所述干扰消除单元。干扰消除单元，用于从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

下面给出一个ICI消除装置的具体实施例。其中，具体给出了获取干扰因子所涉及的几个单元的具体实施方式。在该实施例中，以获取当前子载波的前一子载波k-1对当前子载波的干扰因此为例，介绍相关单元的具体实现。图4为该具体实现的结构图。

如图4所示，

a、缓存单元中保存上一OFDM符号的信道估计值H′_k，利用加法器计算当前输入的当前OFDM符号的信道估计值H_k与缓存单元中上一OFDM符号的信道估计值H′_k之差，得到变化值ΔH_k。

b、输入的当前OFDM符号的信道估计值H_k同时输入缓存单元(例如，一块buffer)保存，以备下一个符号使用计算信道估计变换值。

c、ΔH_k除以j2π的操作可以通过前述步骤203中所述的乘法和移位操作代替。

d、对c得到的值用寄存器保存并延迟，成为当前子载波的上一子载波对应的(ΔH_k-1)/(-j2π)，再利用共轭乘法器与当前子载波的信道响应值H_k的共轭相乘，并取负，得到(ΔH_k-1)/(-j2π)*conj(H_k)，输出给右移单元。

e、对输入的当前OFDM符号的信道估计值H_k求幅度值，即模值|H_k|，并利用比较器组将模值|H_k|与设定的门限以及一组自然数进行比较。如果|H_k|大于设定的门限，则进一步比较|H_k|²与2ⁱ，i为设定的一组自然数，找到与|H_k|²最接近的2ⁱ；将选定的i作为n输出给右移单元，并控制选择单元，输出接收自右移单元的干扰因子A_k-1；如果|H_k|小于或等于设定的门限，则认为该子载波衰落太大，为避免引入大的噪声，不进行ICI消除，控制选择单元直接将干扰因子置0。

f、右移单元对d的结果向右移n位，得到子载波k-1对本子载波的ICI干扰因子，输出给选择单元。

g、选择单元根据比较器的控制信号，在接收的干扰因子和0之间选择输出，则最终选择单元输出的就是确定的干扰因子A_k-1。

由上述可见，图4中的缓存单元、加法器、复数乘法器、延迟单元、共轭乘法器和移位单元共同完成图3中干扰因子计算单元的功能。并且图4仅以计算干扰因子A_k-1为例进行说明。对于其他子载波对当前子载波的干扰因子计算单元与上述类似，只是延迟单元的延迟时间和位置有所差异，这里就不再赘述。

待得到其他子载波在当前子载波上的干扰因子后，可以将其输入给干扰消除单元，由干扰消除单元从当前子载波上的接收数据Y_k中减去其他子载波的干扰，例如减去相邻两个子载波的干扰Y_k-1*A_k-1和Y_k+1*A_k+1，得到“干净”的当前子载波接收数据

本发明中，进一步地，在OFDM接收机中可以应用上述ICI消除方法，并在得到消除干扰的接收数据后，进一步根据该数据重新进行信道估计，能够得到更准确的信道估计值，进一步提高移动信道下的接收性能。具体地，应用上述ICI消除方法的OFDM信号接收方法包括：

A、对经过快速傅立叶变换FFT处理后得到的各个子载波上的接收数据进行子载波间干扰ICI的消除，得到消除干扰后的接收数据；对于每个子载波上的接收数据，利用图1所示的方法进行ICI消除；

B、利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应；具体地，可以将有限冲击响应(FIR)滤波器作为插值滤波器，对各个导频子载波上消除干扰后的接收数据进行插值滤波，将滤波结果作为各个子载波上修正的信道估计值；

C、利用各个子载波上修正的信道响应和消除干扰后的接收数据，确定各个子载波上的发送信号估计值。

与上述ICI消除方法中加入移动速度估计类似，应用ICI消除后的OFDM信号接收方法中，也可以加入移动速度估计的步骤，从而控制是否进行ICI消除和信道响应的重新估计。

具体地，可以在对各个子载波上的接收数据进行ICI消除前，确定接收机的移动速度，当所述移动速度高于预设的速度门限时，对各个子载波上的接收数据进行ICI消除，并利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，最后根据重新进行信道估计所得到的结果和各个子载波上消除ICI后的接收数据进行均衡，确定各个子载波上的发送信号估计值。当所述移动速度低于或等于预设的速度门限时，可以不再进行ICI消除和信道重新估计，而是直接利用各个子载波上的接收数据，确定各个子载波上的发送信号估计值；或者，也可以只进行ICI消除，而不再重新进行信道估计，利用原信道估计结果和消除ICI后的接收数据确定各个子载波上的发送信号估计值。

与上述OFDM接收方法相对应的OFDM接收机的框图如图5所示，其中，FFT前的模块与图2所示的现有的OFDM接收机相同，这里省略掉。在图5所示的接收机中相对于现有接收机新增加了ICI消除模块、第二导频提取模块和信道响应插值滤波模块。

其中，ICI消除模块，用于对FFT模块输出的各个子载波上的接收数据进行ICI消除，得到消除干扰后的接收数据输出给第二导频提取模块和均衡解映射模块。具体该ICI消除模块的实现如图3所示，这里就不再赘述。第二提取导频模块，用于提取各个导频子载波上消除干扰后的接收数据，并输出给信道响应插值滤波模块。信道响应插值滤波模块，用于利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应，并输出给均衡解映射单元，用于估计各个子载波上的发送信号。具体地，该信道响应插值滤波模块可以采用FIR滤波器，例如：

$\tilde{H}\left(k\right)=\underset{i=-L}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}H(k+i|(k+i){\∈P}_{\mathrm{pilot}})*w_{\mathrm{fil}}\left(i\right)$

其中，

是子载波k更新的信道估计值，L为滤波器阶数，w_fil(i)为滤波器系数，H(k+i|(k+i)∈P_pilot)表示在导频集合的子载波k+i上利用消除ICI干扰后的数据重新得到的信道响应值。本插值滤波器可能与ICI消除模块之前的信道估计模块相同或相似，但由于本滤波器的输入导频数据已经消除过ICI干扰，因此能估计出更精确的信道响应值。

另外，优选地，上述OFDM接收机还可以进一步包括一个能对ICI消除模块和信道插值滤波模块分别开启/关闭的控制电路。由于这两个模块需要对所有子载波的接收数据和信道相应重新计算，对功耗要求较高，在静止或者低速运动时，可以通过控制电路关闭这两个模块以节省功耗。

该控制电路的一种实现方案是在FFT变换之前的时域部分增加一个多普勒扩展估计模块，用于估计多普勒频移，进而得到运动速度的估计并决定是否关闭这两个模块。这种实现方案如图6所示。

由上述本发明的具体实现可见，当接收机高速运动时，本发明能有效的消除子载波之间的ICI干扰并给出更准确的信道估计值，以提高接收机性能。当接收机静止或低速运动时，通过多普勒估计模块，可以控制关闭本发明所述的一个或两个模块，以节省功耗。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种子载波间干扰的消除方法，其特征在于，该方法包括：

获取当前子载波信道响应的模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，并将

作为1/H_k，计算预设的其他子载波对当前子载波的干扰因子；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

若所述模值小于或等于预先设置的门限，则将所述其他子载波对当前子载波的干扰因子置0；

从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述预设的其他子载波为当前子载波的两个相邻子载波；

所述将

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子包括：利用公式 $\frac{\left(\mathrm{\Δ}{H}_{k-1}\right)/(-j2\mathrm{\π})*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的前一子载波k-1的干扰因子A_k-1，利用公式 $\frac{\left(\mathrm{\Δ}{H}_{k-1}\right)/(-j2\mathrm{\π})*\mathrm{conj}\left(H_k\right)}{2^n}$ 计算当前子载波的后一子载波k+1的干扰因子A_k+1。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将

表示为二进制常数，

再右移m位，利用移位结果代替常数1/j2π，用于计算干扰因子，所述m为预设的常数。

4、根据权利要求1到3中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在进行干扰消除前，确定接收机的移动速度，当所述移动速度高于预设的速度门限时，对各个子载波上的接收数据进行ICI消除；否则，结束本流程。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定接收机的移动速度包括：利用多普勒频移估计确定接收机的移动速度。

6、一种正交频分复用OFDM信号的接收方法，其特征在于，该方法包括：

对经过快速傅立叶变换FFT处理后得到的各个子载波上的接收数据进行子载波间干扰ICI消除，得到消除干扰后的接收数据；

利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应；

利用各个子载波上修正的信道响应和消除干扰后的接收数据，确定各个子载波上的发送信号估计值；

其中，对当前子载波上的接收数据进行子载波间干扰的消除包括：

获取当前子载波的模值，若该模值大于预先设置的门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，并将作为1/H_k，用于计算其他子载波对当前子载波的干扰因子；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

若所述模值小于或等于预先设置的门限，则将其他子载波对当前子载波的干扰因子置0；

从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计包括：将有限冲击响应FIR滤波器作为插值滤波器，对各个导频子载波上消除干扰后的接收数据进行插值滤波，将滤波结果作为各个子载波上修正的信道估计值。

8、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在对各个子载波上的接收数据进行ICI消除前，确定接收机的移动速度，当所述移动速度高于预设的速度门限时，对各个子载波上的接收数据进行ICI消除，并执行所述利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计的操作；否则，直接利用各个子载波上的接收数据确定各个子载波上的发送信号估计值，或者对各个子载波上的接收数据进行ICI消除，并直接利用原信道估计值和各个子载波上消除ICI后的接收数据确定各个子载波上的发送信号估计值。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定接收机的移动速度包括：利用多普勒频移估计确定接收机的移动速度。

10、一种子载波间干扰消除装置，其特征在于，该装置包括：模值计算单元、比较器单元、干扰因子计算单元、选择单元和干扰消除单元；

所述模值计算单元，用于获取当前子载波的模值；

所述比较器单元，用于比较当前子载波的模值与预设的门限，若当前子载波的模值大于预设门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，将选择的自然数输出给所述干扰因子计算单元，并触发选择器将接收自所述干扰因子计算单元的干扰因子输出；否则触发所述选择器将干扰因子置0并输出；

所述干扰因子计算单元，用于将

作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子，并将计算得到的干扰因子输入所述选择单元；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

所述选择单元，用于根据所述比较单元的控制，将干扰因子输出给所述干扰消除单元；

所述干扰消除单元，用于从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

11、一种OFDM信号的接收机，包括FFT模块、第一提取导频模块、信道估计模块和均衡解映射模块，其特征在于，该接收机还包括ICI消除模块、第二提取导频模块和信道响应插值滤波模块；

所述ICI消除模块，用于对所述FFT模块输出的各个子载波上的接收数据进行ICI消除，得到消除干扰后的接收数据输出给第二导频提取模块和均衡解映射模块；

所述第二提取导频模块，用于提取各个导频子载波上消除干扰后的接收数据，并输出给所述信道响应插值滤波模块；

所述信道响应插值滤波模块，用于利用各个导频子载波上消除干扰后的接收数据重新进行信道估计，得到各个子载波上修正的信道响应，并输出给所述均衡解映射单元；

所述ICI消除模块包括：模值计算单元、比较器单元、干扰因子计算单元、选择单元和干扰消除单元；

其中，所述模值计算单元，用于获取当前子载波的模值；

所述比较器单元，用于比较当前子载波的模值与预设的门限，若当前子载波的模值大于预设门限，则在预设的待选自然数中选择一个自然数n，使2ⁿ最接近所述模值的平方，将选择的自然数输出给所述干扰因子计算单元，并触发选择器将接收自所述干扰因子计算单元的干扰因子输出；否则触发所述选择器将干扰因子置0并输出；

所述干扰因子计算单元，用于将作为1/H_k，计算其他子载波对当前子载波的干扰因子，并将计算得到的干扰因子输入所述选择单元；其中，conj(·)表示共轭运算，H_k为当前子载波的信道响应估计值；

所述选择单元，用于根据所述比较单元的控制，将干扰因子输出给所述干扰消除单元；

所述干扰消除单元，用于从当前子载波的接收数据中减去其他子载波上的接收数据与相应子载波对当前子载波的干扰因子之积，将差值结果作为当前子载波的消除干扰后的接收数据。

12、根据权利要求11所述的接收机，其特征在于，所述接收机进一步包括多普勒估计模块，用于进行多普勒频偏估计确定本接收机的运动速度，当所述运动速度高于预设的速度门限时，启动所述ICI消除模块和信道响应插值滤波模块；当所述运动速度低于或等于预设的速度门限时，关闭所述ICI消除模块和信道响应插值滤波模块，或者启动所述ICI消除模块并关闭信道响应插值滤波模块；

所述ICI消除模块，进一步根据所述多普勒估计模块的控制，启动或关闭本身的操作；

所述信道响应插值滤波模块，进一步根据所述多普勒估计模块的控制，启动或关闭本身的操作。

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