CN101052219A - 一种无线通信互干扰抑制的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统间互干扰抑制的方法和系统，尤其用于的无线通信系统间的同频或邻频干扰抑制，共存的两系统都进行信号的再生，再生后的信号通过有线介质引入到另一系统中的再生信号处理滤波器，滤波器根据自身系统的要求，对再生的干扰信号进行相应的滤波处理，处理后的信号再输入干扰消除器对本系统内存在的干扰信号进行消除。本发明可有效地抑制无线通信系统间的互干扰，提高网络信号的质量和系统容量。

Description

一种无线通信互干扰抑制的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统间互干扰抑制的方法和系统，尤其用于共存的两无线通信系统间的同频或邻频干扰抑制。
背景技术
受站址资源、资金等众多条件的限制，在实际的网络建设中，不可避免的会出现不同系统的基站共用同一站址或相邻很近的情况。在我国，中国联通的许多CDMA基站就与GSM基站共用站址。将来中国移动在建设WCDMA系统时，也会有许多基站与现有GSM基站共用站址。当不同系统的基站共同运行时，基站就会受到不同系统终端发射信号的影响，出现电磁环境兼容问题，影响通信质量，严重时将导致系统无法工作。因此，必须采取一定的措施使不同系统终端发射信号造成的干扰降低到可以忍受的程度，实现系统的共存。
为了将干扰对系统性能造成的损失降低到最小，工程上通常采用的方法是：通过对系统指标的分析，采用频谱隔离、站点隔离、天线隔离、外置滤波器等措施在共址基站间保持适当的隔离。但依靠修改频率规划进行频谱隔离，面临政策问题；站点和天线隔离受限于基站旁的环境，天线架设面临困难；滤波器方法在一定程度上降低了基站接收信号的大小，且会引入额外的噪声，同时增加了成本。
单独依靠工程上的措施不可能从根本上解决系统间的相互干扰问题，因此从技术层面也提出了许多干扰抑制的方法。传统的干扰消除系统通过在接收端对干扰进行估计再生来抵消干扰的影响，但由于接收端必须对每个干扰信号进行估计，从而使接收机的结构变得非常复杂。基于此，为消除共址或相邻的不同系统基站同时运行时基站接收到的其他系统终端的干扰，申请号为02120425.X中国专利“干扰消除系统和干扰消除方法”对传统的干扰消除系统的结构进行了改进。专利通过在干扰系统中对干扰信号进行再生，然后将再生后的信号引入到被干扰系统中的干扰消除器对存在的干扰信号进行消除，使被干扰系统不需要对干扰信号进行估计再生，从而降低了接收系统的复杂度，提高了被干扰系统的频率利用率和信号的通信质量。但它还是存在一些缺点：
(1)两系统间存在的是相互干扰，信号和干扰是一个相对的概念，但该发明专利完全将两通信系统中的一个看成干扰系统，另一个看成被干扰系统，只对被干扰系统信号中存在的干扰系统的信号进行了消除，而对被干扰系统信号对干扰系统信号的影响却未采取任何措施，忽略了两系统共存的现实。
(2)干扰抑制没有考虑干扰信号的特性，只是简单地将再生信号直接引入被干扰系统中用于干扰消除，中间未对再生的干扰信号进行任何处理，从而有可能达不到干扰消除的目的。
发明内容
为了解决上述专利存在的问题，本发明公开了一种无线通信系统间互干扰抑制的方法与系统，可有效地抑制无线通信系统间的互干扰，实现不同系统的共存。
本发明公开的互干扰抑制方法是：利用干扰再生技术对干扰信号进行消除，两系统都进行信号的再生，再生后的信号通过有线介质引入到另一系统中的再生信号处理滤波器，滤波器根据自身系统的要求，对再生的干扰信号进行相应的滤波处理，处理后的信号再输入干扰消除器对本系统内存在的干扰信号进行消除。
设系统甲和系统乙是共存的两个无线相邻系统(基站共用同一站址或相邻很近的不同系统)。对系统甲来说，系统乙的信号就是干扰，而对系统乙来说，系统甲的信号则为干扰。根据使用环境等的要求，两系统可以共用天馈系统进行信号的接收和发送，也可以采用独立的天馈系统进行信号的接收和发送。
首先应用本发明所述的互干扰抑制方法的系统中应包含信号再生器、再生信号处理滤波器、干扰消除器和控制器。
所述的信号再生器用于对检测得到的系统基带信号进行编码、调制等操作，再生对另一系统来说是干扰的本系统信号。
所述的再生信号处理滤波器，按照被干扰系统的要求对干扰系统的再生信号进行滤波处理。对一系统来说，需要根据干扰与有用信号间的关系确定滤波器的采用与否及参数设置。
所述的干扰消除器利用再生信号处理滤波器输入的信号，完成系统内干扰信号的消除操作。
所述的控制器，根据系统自身时钟信号和另一系统时钟信号间的关系产生同步控制信令。
在两系统共用天馈系统的情况下，本发明公开的互干扰抑制方法包括以下步骤：
第一步：通信系统甲和通信系统乙分别对共用天馈系统接收到的混合信号进行检测，并分别得到叠加有对方干扰的信号；
第二步：通信系统甲的信号再生器和通信系统乙的信号再生器分别将第一步所得到的叠加有对方干扰的信号进行再生，通信系统甲就得到了系统甲发送端发送的估计信号，通信系统乙就得到了系统乙发送端发送的估计信号；
第三步：通信系统甲将第二步所得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统乙中的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；通信系统乙也将第二步得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统甲的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；
第四步：通信系统甲的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统乙的信号；通信系统乙的干扰消除器利用第三步中引再生信号处理滤波器输入的信号，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统甲的信号；
在两系统采用独立天馈系统的情况下，本发明公开的互干扰抑制方法包括以下步骤：
第一步：通信系统甲和通信系统乙分别对各自天馈系统接收到的混合信号进行检测，并分别得到叠加有对方干扰的信号；
第二步：通信系统甲的信号再生器与相应的滤波器和通信系统乙的信号再生器相应的滤波器分别将第一步所得到的叠加有对方干扰的信号进行再生，通信系统甲就得到了系统甲发送端发送的估计信号，通信系统乙就得到了系统乙发送端发送的估计信号；
第三步：通信系统甲将第二步所得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统乙中的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；通信系统乙也将第二步得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统甲的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；
第四步：系统甲内的控制器根据自身时钟信号和接收到的系统乙的时钟信号间的关系产生控制信令；系统乙内的控制器根据自身时钟信号和接收到的系统甲的时钟信号间的关系产生控制信令；
第五步：通信系统甲的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，在第四步产生的控制信令的控制下，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统乙的信号；通信系统乙的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，在第四步产生的控制信令的控制下，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统甲的信号；
根据干扰抑制方法，本发明公开的干扰抑制系统是：
1、两系统采用独立的天馈系统
系统的接收机内包括带通滤波器、射频放大器、采样器、低通滤波器、检测器、控制器、干扰消除器、再生器及再生信号处理滤波器；天馈系统、带通滤波器、射频放大器、采样器、干扰消除器、信号检测器、再生器顺序相连；每个系统中都包含干扰消除器、信号再生器和再生信号处理滤波器，干扰消除器同时与控制器、采样器和再生信号处理滤波器的输入端相连，再生信号处理滤波器通过有线介质与另一系统中的干扰消除器相连。
2、两系统共用天馈系统
系统的接收机内包括带通滤波器、射频放大器、采样器、低通滤波器、检测器、干扰消除器、再生器及再生信号处理滤波器，天馈系统、带通滤波器、射频放大器、采样器、干扰消除器、信号检测器、再生器顺序相连；每个系统中都包含干扰消除器、信号再生器和再生信号处理滤波器，干扰消除器同时与采样器和再生信号处理滤波器的输入端相连，再生信号处理滤波器通过有线介质与另一系统中的干扰消除器相连。
有益效果
本发明所述的互干扰抑制方法和系统的有益效果是：
(1)通过两个系统信号的联合检测，能够极大地改善通信系统的抗干扰能力，从而可以提高网络信号的质量和系统容量。在理想情况下，各系统的性能将接近单系统存在时的性能。本发明若应用在CDMA系统中，可以简化用户的功率控制，降低系统对功率控制的精度，从而为降低运营商的运营成本开辟了新的途径，有着巨大的市场价值。
(2)两系统共用天馈系统时，相比现有专利，接收系统不再需要控制器接收时钟信号以产生同步控制信令，从而降低了系统内信号处理的复杂度。
(3)现在共天馈系统的不同系统一般利用双频合路器中的带通滤波器抑制系统间的干扰，但这对双频合路器的差损要求严格，增大了滤波器的设计难度。采用本发明的干扰抑制方法，可以省去双频合路器的使用，从而使不同系统在共用天馈系统下的混合组网变得更加灵活。
本发明的实质是：每个系统都要进行本系统信号的再生，再生后的信号引入另一系统中的再生信号处理滤波器，滤波处理后的信号引入干扰消除器进行系统间互干扰的消除。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是实施例中的同频干扰示意图。
图2是实施例中的邻频干扰示意图。
图3是在共用天馈系统时为消除同频干扰本发明所述系统的实施例示意图。
图4是在共用天馈系统时为消除同频干扰本发明所述方法的实施例信号流图。
图5是在采用独立的天馈系统时为消除同频干扰本发明所述方法的实施例示意图。
图6是在共用天馈系统时为消除邻频干扰本发明所述系统的实施例示意图。
图7是在共用天馈系统时为消除邻频干扰本发明所述方法的实施例信号流图。
图8是在采用独立的天馈系统时为消除邻频干扰本发明所述方法的实施例示意图。
图中，1是同频系统甲信号源，2是同频系统乙信号源，3是公用天线一，4是带通滤波器一，5是射频放大器一，6是低通滤波器一，7是A/D采样器一，8是 干扰消除器，9是检测器，10是网络一，11是带通滤波器二，12是射频放大器二，13是低通滤波器，14是A/D采样器二，15是
Figure A20071004909100072
干扰消除器，16是检测器，17是网络二，18是再生器一，19是再生器二，20是再生信号处理滤波器一，21是同频系统甲，22是同频系统乙，23是天线二，24是控制器一，25是控制器二，26是邻频系统甲信号源，27是邻频系统乙信号源，28是公用天线三，29是带通滤波器三，30是射频放大器三，31是低通滤波器三，32是A/D采样器三，33是
Figure A20071004909100073
干扰消除器，34是检测器，35是网络三，36是带通滤波器四，37是射频放大器四，38是低通滤波器四，39是A/D采样器四，40是 干扰消除器，41是检测器，42是网络四，43是再生信号处理滤波器二，44是再生器三，45是再生器四，46是再生信号处理滤波器三，47是邻频系统甲，48是邻频系统乙，49是天线四，50是天线五，51是控制器三，52是控制器四。
具体实施方式
图3中，同频系统甲21，公用天线一3、带通滤波器一4、射频放大器一5、低通滤波器一6、A/D采样器一7顺序相连，
Figure A20071004909100075
干扰消除器8与再生信号处理滤波器一20和A/D采样器一7连接，
Figure A20071004909100076
干扰消除器8的输出信号经检测器9检测后送网络一10进行下一步的传输，检测器9的输出还与再生器一18的输入相连。
在同频系统乙22中，公用天线一3、带通滤波器二11、射频放大器二12、低通滤波器13、A/D采样器二14顺序相连，
Figure A20071004909100081
干扰消除器15与再生器一18和A/D采样器二14连接，
Figure A20071004909100082
干扰消除器15的输出经检测器16后送网络二17进行下一步的传输，检测器16的输出还与再生器二19的输入相连，再生器二19的输出接入同频系统甲21中的再生信号处理滤波器一20。
为能同时接收信号S1(t)和S2(t)，公用天线一3的带宽B应不小于信号S2(t)的频带宽度B2。
同频系统甲21接收信号的处理步骤为：
(1)接收到的信号S1(t)+S2(t)经带通滤波器一4和射频放大器一5后，信号变为S1′(t)+S2′(t)。
(2)信号S1′(t)+S2′(t)进行下变频操作，经低通滤波器一6和A/D采样器7后，信号
Figure A20071004909100083
到达干扰消除器8。
(3)干扰消除器8共引入两路信号，一路是
Figure A20071004909100084
一路是由同频系统乙22引入的信号S2(nT)，S2(nT)用于消除信号
Figure A20071004909100085
中的
Figure A20071004909100086
(4)干扰消除后的信号送检测器9检测得到信号S1(nT)。S1(nT)送入网络一10进行下一步的传输操作，同时输入再生器一18。根据图1示S1(t)和S2(t)的频谱形状，S1(nT)经再生器一18后得到的信号S1(nT)可直接引入同频系统乙22中的干扰消除器15中进行系统内 干扰的消除。
对同频系统乙22，接收信号的处理步骤为：
(1)接收到的信号S1(t)+S2(t)经带通滤波器二11和射频放大器二12，信号变为S1″(t)+S2″(t)。
(2)S1″(t)+S2″(t)进行下变频操作，经低通滤波器二13和A/D采样器14后，信号
Figure A20071004909100088
到达干扰消除器15。
(3)干扰消除器共引入两路信号，一路是
Figure A20071004909100089
一路是由同频系统甲21引入的信号S1(nT)，S1(nT)用于消除信号
Figure A200710049091000810
中的
Figure A200710049091000811
(4)干扰抵消后的信号经检测器16检测得到信号S2(nT)。S2(nT)送入网络二17进行下一步的传输操作，同时输入再生器二19。根据图1示S1(t)和S2(t)的频谱形状及频率占据范围，S2(nT)经信号再生器二19后要经过再生信号处理滤波器一20进行滤波处理以产生处于B1内的干扰信号S2(nT)。为精确消除干扰的影响，滤波器一20带宽要求与低通滤波器一6相同。
图5中，同频系统甲21，
Figure A200710049091000812
干扰消除器8还与控制器24的输出相连。
同频系统乙22的系统结构及信号处理操作与图3所述类似，但由于其期望接收的同频系统乙信号源2的信号与同频系统甲信号源1的信号占据频带范围不同，接收天线使用天线二23，
Figure A200710049091000813
干扰消除器15还与控制器25的输出相连。
此时，对不同的系统而言，接收天线参数如接收带宽、接收增益等根据系统自身要求进行相应的设置，以减小外来干扰的影响。
在两系统采用独立天馈系统的情况下，由于无线传播环境的复杂性和不确定性，相同信号到达不同天线的时间会存在差异，因此为精确地消除干扰，要求两系统在接收发射端用户信息的同时接收对方系统的时钟信号，时钟信号中包含系统的同步信息。接收系统中的控制器根据系统自身时钟信号和对方系统时钟信号间的关系产生同步控制信令。信号消除器在同步控制信令的控制下完成系统对应时间内的干扰消除。
由于各天线参数设置对不同系统信号的影响不同，同频系统甲21天线3接收到的混合信号变为S1(t)+ S2(t)。同频系统甲21中的干扰抑制就是对 S2(t)信号的抑制。
控制器一24利用接收到的同步信息，产生同步控制信令，控制干扰消除器8消除
Figure A20071004909100091
干扰。
同频系统乙22中，受天线23参数设置的影响，接收到的混合信号变为S1(t)+S2(t)。干扰消除器15在控制器二25的控制下消除
Figure A20071004909100092
信号干扰。
图6中，在邻频系统甲47中，公用天线三28、带通滤波器三29、射频放大器三30、低通滤波器三31、A/D采样器32顺序相连，
Figure A20071004909100093
干扰消除器33与再生信号处理滤波器二43和A/D采样器三32连接，
Figure A20071004909100094
干扰消除器33的输出信号经检测器34检测后送网络三35进行下一步的传输，检测器34的输出还与再生器三44的输入相连，再生器三44的输出接入邻频系统接入乙48中的再生信号处理滤波器三46。
在邻频系统乙48中，公用天线三28、带通滤波器36、射频放大器37、低通滤波器四38、A/D采样器四39顺序相连，
Figure A20071004909100095
干扰消除器40与再生信号处理滤波器三46和A/D采样器四39连接，
Figure A20071004909100096
干扰消除器40的输出经检测器41后送网络四42进行下一步的传输，检测器41的输出还与再生器四45的输入相连，再生器四45的输出接入邻频系统甲47中的再生信号处理滤波器二43。
为保证S3(t)与S4(t)的完全接收，接收天线28的带宽应不小于B3+B4-Bint。
邻频系统甲47的接收信号的处理步骤为：
(1)天线28接收到的混合信号S3(t)+S4(t)经带通滤波器三29和射频放大器三30后，与载波f3相乘进行下变频，得到信号S3′(t)+S4′(t)。
(2)信号S3′(t)+S4′(t)经低通滤波器三29和A/D采样器30后，信号
Figure A20071004909100097
到达干扰消除器33。干扰消除器33利用邻频系统乙48引入的信号S4(nT)消除信号
Figure A20071004909100098
对信号检测的影响。
(3)干扰抵消后的信号经检测器34后得到S3(nT)。S3(nT)送网络三35进行下一步的传输，同时输入再生器三44。根据图2所示邻频信号S3(t)与S4(t)的频谱形状及频率占据范围，再生后的信号需经再生信号处理滤波器三46进行滤波处理以生成处于Bint内的干扰信号S3(nT)。再生信号处理滤波器三46带宽要求与低通滤波器四38相同。
邻频系统乙48的接收信号的处理步骤与上类似，干扰消除器40利用邻频系统甲47引入的S3(nT)对 内的
Figure A20071004909100102
进行干扰消除。干扰消除后的信号引入进行再生器四45进行信号再生。滤波器二43根据S3(t)与S4(t)的频谱形状及频率占据范围对再生后的信号进行滤波处理以生成处于Bint内的干扰信号S4(nT)，再生信号处理滤波器二43带宽要求与低通滤波器三31相同。
图8中，系统结构及信号处理操作与图7所述类似，但由于其期望接收的邻频系统甲信号源26的信号与邻频系统乙信号源27的信号占据频带范围不同，邻频系统甲47的接收天线使用天线四49，
Figure A20071004909100103
干扰消除器40还与控制器三51的输出相连。
由于其期望接收的邻频系统乙信号源27的信号与邻频系统甲信号源26的信号占据频带范围不同，邻频系统乙48接收天线使用天线五50，
Figure A20071004909100104
干扰消除器15还与控制器四52的输出相连。
此时，对不同的系统而言，接收天线参数如接收带宽等要根据系统自身要求进行不同的设置。控制器三51和控制器四52根据接收到的时钟信号分别产生同步控制信令，控制本系统内干扰消除器对相应时间内存在的邻频干扰信号进行消除。

Claims (5)

1.一种无线通信中互干扰抑制方法，本方法是适用于系统甲和系统乙中两系统共用天馈系统的情况，其特征是，采用本方法的系统甲和系统乙都有信号再生器、再生信号处理滤波器和干扰消除器，系统甲和系统乙对接收信号的处理步骤是：
第一步：通信系统甲和通信系统乙分别对共用天馈系统接收到的混合信号进行检测，并分别得到叠加有对方干扰的信号；
第二步：通信系统甲的信号再生器和通信系统乙的信号再生器分别将第一步所得到的叠加有对方干扰的信号进行再生，通信系统甲就得到了系统甲发送端发送的估计信号，通信系统乙就得到了系统乙发送端发送的估计信号；
第三步：通信系统甲将第二步所得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统乙中的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；通信系统乙也将第二步得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统甲的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；
第四步：通信系统甲的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统乙的信号；通信系统乙的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统甲的信号；
2.一种无线通信中互干扰抑制方法，本方法是适用于系统甲和系统乙中两系统采用独立天线的的情况，其特征是，采用本方法的系统甲和系统乙都有信号再生器、再生信号处理滤波器、干扰消除器和控制器，系统甲和系统乙对接收信号的处理步骤是：
第一步：通信系统甲和通信系统乙分别对各自天馈系统接收到的混合信号进行检测，并分别得到叠加有对方干扰的信号；
第二步：通信系统甲的信号再生器与相应的滤波器和通信系统乙的信号再生器相应的滤波器分别将第一步所得到的叠加有对方干扰的信号进行再生，通信系统甲就得到了系统甲发送端发送的估计信号，通信系统乙就得到了系统乙发送端发送的估计信号；
第三步：通信系统甲将第二步所得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统乙中的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；通信系统乙也将第二步得到的估计信号通过有线介质引入到通信系统甲的再生信号处理滤波器，滤波后的信号输入干扰消除器；
第四步：系统甲内的控制器根据自身时钟信号和接收到的系统乙的时钟信号间的关系产生控制信令；系统乙内的控制器根据自身时钟信号和接收到的系统甲的时钟信号间的关系产生控制信令；
第五步：通信系统甲的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，在第四步产生的控制信令的控制下，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统乙的信号；通信系统乙的干扰消除器利用第三步中再生信号处理滤波器输入的信号，在第四步产生的控制信令的控制下，消除第一步检测前混合信号中存在的通信系统甲的信号；
3.一种无线通信中互干扰抑制系统，系统采用独立天馈系统，系统的接收机内包括带通滤波器、射频放大器、采样器、低通滤波器、检测器、控制器、干扰消除器、再生器及再生信号处理滤波器；天馈系统、带通滤波器、射频放大器、采样器、干扰消除器、信号检测器、再生器顺序相连；其特征是，每个系统中都包含干扰消除器、信号再生器和再生信号处理滤波器，干扰消除器同时与控制器、采样器和再生信号处理滤波器的输入端相连，再生信号处理滤波器通过有线介质与另一系统中的干扰消除器相连。
4.一种无线通信中互干扰抑制系统，与相邻系统共用天馈系统，系统的接收机内包括带通滤波器、射频放大器、采样器、低通滤波器、检测器、干扰消除器、再生器及再生信号处理滤波器，天馈系统、带通滤波器、射频放大器、采样器、干扰消除器、信号检测器、再生器顺序相连，其特征是，每个系统中都包含干扰消除器、信号再生器和再生信号处理滤波器，干扰消除器同时与采样器和再生信号处理滤波器的输入端相连，再生信号处理滤波器通过有线介质与另一系统中的干扰消除器相连。
5.根据权利要求4或5所述的互干扰抑制系统，其特征是，所述的再生信号处理滤波器是根据系统的要求，对另一系统再生器产生的再生信号进行滤波处理。
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