一种同频干扰滤波方法及同频干扰滤波装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种同频干扰滤波方法及同频干扰滤波装置。
背景技术
同频干扰是DTV(Digital TV,数字电视)和其它通信系统,如CMMB(China Multimedia Mobile Broadcasting,中国移动多媒体广播)、DVBT/H(Digital Video Broadcasting-Terrestrial/Handheld,数字视频广播-落地/手持)、DAB、DMB以及其它的基于无线通信的OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplex,正交频分多址)接收系统等,使用宽带通信技术,因此在同一个频带中有可能会引入其它传输(如模拟电视广播等)的干扰信号。同频干扰是其中常见的干扰之一。
同频干扰通常指两个发射台使用同一个物理频率发射不同的信号,从而在个人接收机产生需要信号和干扰信号并存的情况,导致接收失败或接收性能严重下降。该同频干扰可以是通带内已知频点的干扰,也可以是通带内未知频点的干扰。
其中,通带内已知频点的干扰是指可能会发生同频干扰的频点是已知的。例如模拟电视对数字电视的固定频点干扰,假设对于168.25MHz的标准频道,无线电视发射的信号是CCTV1,而有线电视却利用这个相同的频率转播了另外一个台,这样,电视发射塔的信号经多次反射直接进入了用户的电视机,和电缆送来的有线信号撞车,就出现了同频干扰。
目前针对这种已知频点的同频干扰,通常的做法是设置针对该已知频点的陷波滤波器,当没有干扰发生时,关闭该滤波器;当出现干扰时,开启该滤波器来滤掉周围的同频干扰信号。其中,该滤波器的陷波频点位置、陷波带宽等参数都是静态设置好且固定不变的。为了获得更好的接收性能,该滤波器被设计成窄带陷波滤波器以滤掉不需要的干扰信号,但由于其滤波频带非常窄,因此现有技术所采用的这种同频干扰滤波器所能进行过滤处理的滤波频带也很窄,即仅能过滤掉陷波频点附近很窄的频带范围内的干扰信号。一旦干扰信号发生了漂移,则现有技术的滤波器可能会因为干扰信号漂出了其陷波宽度,而无法有效地对这些同频干扰信号进行过滤。
此外,通带内未知频点的干扰是指可能会发生同频干扰的频点是未知的。例如其它未知频点的单频信号(如RF introduced higher harmonics,个人发射信号或临时测试信号等)对当前频段信号的干扰。针对这种未知频点的同频干扰,目前多是利用信号相关检测和自适应滤波器来实现的,致使系统比较复杂,实现困难。
可见,目前对于无论是已知的,还是未知的同频干扰信号都没有一种较好的解决方案。
发明内容
有鉴于此,本发明中一方面提供一种同频干扰滤波方法,另一方面提供一种同频干扰滤波装置,以在工程上简单可靠的消除已知的和未知的同频干扰信号,增强系统的抗干扰能力。
本发明所提供的同频干扰滤波方法,包括:
对接收频段进行检测,确定存在干扰信号的频点;
根据所确定的频点,将与所述频点的个数一致的滤波器的滤波参数分别调整到用于过滤对应频点的干扰信号的状态;
利用调整滤波参数后的所述滤波器进行滤波。
较佳地,所述对接收信号进行检测,确定存在干扰信号的频点包括:
对系统宽带的各子频段进行功率谱密度分析,分别得到对应各子频段的功率谱估计值;
将各子频段的功率谱估计值分别与生成的阈值进行比较,根据比较结果确定存在干扰信号的频点。
较佳地,所述生成的阈值为:根据接收频段的功率平均值及设定的调整参数生成的阈值。
较佳地,所述调整参数为6~20dB中的取值。
较佳地,所述对系统宽带的各子频段进行功率谱密度分析,分别得到对应各子频段的功率谱估计值包括:对每个子频段,分别利用M个谱分析单元进行功率谱密度分析,每个谱分析单元进行至少一次的功率谱密度分析,将所述M个谱分析单元的N个输出结果在功率域进行平均,得到对应该子频段的功率谱估计值,其中,M≤N,M为大于或等于1的整数,N为大于或等于2的整数。
较佳地,所述N为大于或等于4的整数,所述M为1。
较佳地,所述谱分析单元为快速傅立叶变换FFT单元或DSP模块。
较佳地,所述根据比较结果确定存在干扰信号的频点包括:将大于所述生成的阈值的功率谱估计值对应的频点作为存在干扰信号的频点;
或者包括:将大于所述生成的阈值的功率谱估计值对应的频点进行排序,将值较大的S个频点作为存在干扰信号的频点;
其中,S为大于或等于1的整数。
较佳地,所述根据所确定的频点,将与所述频点的个数一致的滤波器的滤波参数分别调整到用于过滤对应频点干扰信号的状态包括:
根据所确定的频点,分别将与所述频点的个数一致的滤波器的陷波频点调整到对应频点的位置,获取系统的初始同步;
在所述初始同步状态下进行频偏估计,得到系统频偏,将对应滤波器的陷波频点位置按照所述系统频偏进行校正。
较佳地,所述滤波器为陷波滤波器。
较佳地,所述陷波滤波器为带宽小于30个子载波的窄带陷波滤波器。
本发明所提供的同频干扰滤波装置,包括:
控制单元,用于控制频点检测单元进行频点检测,并根据频点检测单元所确定的频点,控制与所述频点的个数一致的滤波器进行参数调整;
频点检测单元,用于在控制单元的控制下,对接收频段进行检测,确定存在干扰信号的频点;
一个或一个以上的滤波器,每个滤波器用于在控制单元的控制下,将自身的滤波参数调整到用于过滤对应频点干扰信号的状态,并进行滤波。
较佳地,所述频点检测单元包括:
谱估计单元,用于对系统宽带的各子频段进行功率谱密度分析,得到对应所述子频段的功率谱估计值;
扰点确定单元,用于将谱估计单元得到的各子频段的功率谱估计值与生成的阈值进行比较,根据比较结果确定存在干扰信号的频点。
较佳地,所述谱估计单元包括:
M个谱分析单元,每个谱分析单元用于对每个子频段进行至少一次的功率谱密度分析,M个谱分析单元共得到N个输出结果;其中,N为大于或等于2的整数,M为大于或等于1的整数,且M≤N;
估计值计算单元,用于对每个子频段,将所述N个输出结果在功率域进行平均,得到对应该子频段的功率谱估计值。
较佳地,所述N为大于或等于4的整数,所述M为1。
较佳地,所述谱分析单元为快速傅立叶变换FFT单元或DSP模块。
较佳地,所述扰点确定单元包括:
比较单元,用于将各子频段的功率谱估计值分别与设定的阈值进行比较,得到比较结果;
确定单元,用于根据所述比较结果,将大于所述设定阈值的功率谱估计值对应的频点作为存在干扰信号的频点;或者,将大于所述设定阈值的功率谱估计值对应的频点进行排序,将值较大的S个频点作为存在干扰信号的频点;
其中,S为大于或等于1的整数。
较佳地,所述控制单元包括:
检测控制单元,用于在系统上电启动时或系统复位时,控制频点检测单元进行频点检测;
参数控制单元,用于根据频点检测单元所确定的频点,通知与所述频点个数一致的滤波器分别将陷波频点调整到对应频点的位置;
频偏控制单元,用于在系统完成频率同步后,根据系统得到的频偏,通知对应的滤波器对陷波频点位置按照所述频偏进行校正。
较佳地,所述滤波器为陷波滤波器。
较佳地,所述陷波滤波器为带宽小于30个子载波的窄带陷波滤波器。
从上述方案可以看出,本发明中通过对接收信号的频段进行检测,可根据检测结果确定存在的干扰信号个数及干扰频率的位置(即干扰频点),然后根据所确定的频点,对滤波器的滤波参数进行调整,即将滤波参数调整到用于过滤所述频点干扰信号的状态,使得在利用调整滤波参数后的滤波器进行滤波时,能够消除各种同频干扰信号,该方案实现简单,能够可靠的增强系统的抗干扰能力。
进一步地,通过利用FFT单元或DSP模块来进行干扰频点的检测,可以获得更好的检测效果。而且进一步地还可以利用系统中已有的FFT单元或DSP模块来进行干扰频点的检测,从而无需增加额外的物理结构,并能充分利用系统已有的物理资源。
附图说明
图1为本发明实施例中同频干扰滤波方法的示例性流程图;
图2为本发明实施例中同频干扰滤波装置的示例性结构图;
图3为本发明实施例中采用陷波滤波器时的同频干扰滤波装置的结构示意图;
图4为图2所示装置中频点检测单元的内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例中同频干扰滤波方法的示例性流程图。如图1所示,该流程包括如下步骤:
步骤101,对接收频段进行检测,确定存在干扰信号的频点。
本发明实施例中,为描述方便,将存在干扰信号的频点简称为干扰频点。具体确定干扰频点的方法可有多种,下面介绍其中一种:
对于已知的OFDM系统,将系统宽带划分为多个正交子频段,例如,CMMB系统的子频段带宽为2.44KHz,进行干扰检测时,可以2.44KHz或其倍数(如4.88KHz等)为单位进行接收信号的功率谱估计。然后将功率谱估计值分别与动态生成的阈值进行比较,根据比较结果确定存在干扰信号的频点。由于存在干扰信号的频点可以为1个,也可以为多个。具体实现时,可以将所有存在干扰信号的频点都检测出,也可以根据实际需要检测出其中干扰最强的1个或若干个(如3个)频点。因此,在根据上述比较结果确定存在干扰信号的频点时,可将大于所述阈值的功率谱估计值对应的频点作为存在干扰信号的频点;或者,将大于所述阈值的功率谱估计值对应的频点进行排序,将值较大的S个频点作为存在干扰信号的频点。其中,S为大于或等于1的整数,例如,S=3。
由上可见,所确定的干扰频点可以不只一个,具体需要确定几个干扰频点可根据系统需要确定。此外,上述动态生成的阈值可以是根据接收频段的功率平均值确定的阈值,例如该阈值可设置为调整参数+接收频段的功率平均值。其中,调整参数可以为6dB~20dB中的数值,或者为其它合适的数值,此处不再一一列举。
其中,对各子频段进行功率谱密度分析,分别得到对应各子频段的功率谱估计值的方法可有多种。本发明实施例中,考虑到在OFDM系统中大都会存在FFT(Fast Fourier Transformation,快速傅立叶变换)单元(例如设置在在IC芯片中)或DSP模块,用于执行相应功能,但在系统处于干扰检测状态时,这些FFT单元或DSP模块通常又处于空闲状态,因此本实施例中,可以利用这些FFT单元或DSP模块来执行干扰检测时的功率谱密度分析功能。为了增加分析结果的可靠性,可利用该FFT单元或DSP模块重复执行多次,对多次的分析结果进行综合平均后确定最终结果。即具体实现时,可利用该FFT单元或DSP模块重复进行N次功率谱密度分析,然后将这N个的分析结果在功率上进行平均,从而得到对应该子频段的功率谱估计值P(w)。或者,也可利用不只一个FFT单元或DSP模块来进行处理,之后对各FFT单元或DSP模块的输出进行综合平均后确定分析结果。即具体实现时,可利用N个FFT单元或DSP模块进行功率谱密度分析,之后将这N个FFT单元或DSP模块的输出在功率域进行平均,从而得到对应该子频段的功率谱估计值P(w)。或者可利用M(M<N)个FFT单元或DSP模块进行功率谱密度分析,其中,至少一个FFT单元或DSP模块重复进行至少两次的功率谱密度分析,M个FFT单元或DSP模块共进行N次功率谱密度分析,然后将这N个的分析结果在功率上进行平均,从而得到对应该子频段的功率谱估计值P(w)。
当然,具体实现时,也可用除了FFT单元或DSP模块以外的其他谱分析单元进行上述的功率谱密度分析,此处不再详述。
其中,N可以取大于或等于2的整数。较佳地,N≥4。M可以取大于或等于1的整数。较佳地,M=1。
通过利用OFDM系统中已有的FFT单元或DSP模块来进行功率谱密度分析,从而无需增加额外的结构,并且充分利用系统原有的物理资源。
步骤102,根据所确定的频点,将滤波器的滤波参数调整到用于过滤所述频点干扰信号的状态。
其中,当干扰信号不只一个时,对应的干扰频点也不只一个,因此对应不同的干扰频点,可设置不同的滤波器。例如,对应S个干扰频点,可设置S个滤波器,每个滤波器用于过滤一个干扰频点对应的干扰信号,则每个滤波器的滤波参数需要根据所对应的干扰频点进行调整。其中,该滤波器可以是已有的陷波滤波器,也可以是申请号为200710119641.9的专利申请文件中描述的同频干扰滤波器,还可以是其它的能够实现本发明功能的滤波器或滤波模块、滤波单元等,此处不做限定。例如,当滤波器为陷波滤波器时,该陷波滤波器可以为窄带陷波滤波器,较佳地,带宽小于30个子载波,例如,带宽为15、16、17、18个子载波等。
具体实现时,如果系统的设计结构及性能比较理想,不存在系统频偏,则本步骤中可直接根据所确定的频点,将与干扰信号的个数(即干扰频点的个数)相对应的若干个滤波器的陷波频点调整到对应所述频点的位置,获取系统的初始同步和频率同步即可。如果系统存在系统频偏,则本步骤中,可首先根据所确定的频点,将与干扰信号的个数(即干扰频点的个数)相对应的若干个滤波器的陷波频点调整到对应所述频点的位置,获取系统的初始同步,然后在初始同步状态下进行频偏估计,得到系统频偏,将滤波器的陷波频点位置按照所述系统频偏进行校正。
步骤103,利用调整滤波参数后的滤波器进行滤波。
本步骤的实现过程与现有技术中的实现过程一致,此处不再赘述。
可见,本实施例中,为了对未知的同频干扰信号,以及已知的但可能发生了漂移的干扰信号进行过滤,首先在功率上电阶段(上电启动或误码率高时的复位)后初始同步之前,对接收信号的频段进行检测,根据检测结果确定存在的干扰信号的个数L及相应的频点,然后根据所确定的频点,对滤波器的滤波参数进行调整,即开启L个滤波器,并将这L个滤波器的陷点位置分别调整到对应的干扰频点的位置,使状态机(接收机本身的状态机)进行初始同步,初始同步完成后,系统转入频率同步,完成频率同步后,控制滤波器根据该频偏值对自身的滤波参数进行校正,同时系统根据该频偏值对接收数据进行校正。利用调整滤波参数后的滤波器进行滤波时,能够消除各种同频干扰信号,增强系统的抗干扰能力。
以上对本发明实施例中的同频干扰滤波方法进行了详细描述,下面再对本发明实施例中的同频干扰滤波装置进行详细描述。
图2为本发明实施例中同频干扰滤波装置的示例性结构图。如图2所示,该装置包括:控制单元、频点检测单元、以及一个或一个以上的滤波器。
其中,控制单元用于控制频点检测单元进行频点检测,并根据频点检测单元所确定的频点,控制滤波器进行参数调整。
频点检测单元用于在控制单元的控制下,对接收频段进行检测,确定存在干扰信号的频点。
每个滤波器用于在控制单元的控制下,将自身的滤波参数调整到用于过滤对应频点干扰信号的状态,并进行滤波。
其中,本实施例中的滤波器可以是已有的陷波滤波器,也可以是申请号为200710119641.9的专利申请文件中描述的同频干扰滤波器,还可以是其它的能够实现本发明功能的滤波器或滤波模块、滤波单元等,此处不做限定。
例如,当滤波器为陷波滤波器时,则本实施例中的同频干扰滤波装置可如图3所示,包括控制单元、频点检测单元、以及一个或一个以上的陷波滤波器。其中,该陷波滤波器可以为窄带陷波滤波器,较佳地,带宽小于30个子载波,例如,带宽为15、16、17、18个子载波等。
具体实现时,频点检测单元可如图4所示,具体包括:谱估计单元和扰点确定单元。
其中,谱估计单元用于对系统宽带的各子频段进行功率谱密度分析,得到对应所述子频段的功率谱估计值。
扰点确定单元用于将谱估计单元得到的各子频段的功率谱估计值与动态生成的阈值进行比较,根据比较结果确定存在干扰信号的频点。
对应图1所示方法流程中的描述,本实施例中的谱估计单元可有多种具体结构形式,图4所示为其中一种,具体包括:估计值计算单元和M(M≤N)个谱分析单元(如FFT单元或DSP模块等)。其中,N为大于或等于2的整数,M为大于或等于1的整数。
其中,每个谱分析单元用于对每个子频段进行至少一次的功率谱密度分析,得到输出结果。
估计值计算单元用于对每个子频段,将M个谱分析单元的N个输出结果在功率域进行平均,得到对应该子频段的功率谱估计值。
较佳地,M=1,N≥4。
同样,扰点确定单元也可有多种具体结构形式,例如,图4所示的其中一种可包括:比较单元和确定单元。
其中,比较单元用于将各子频段的功率谱估计值分别与动态生成的阈值进行比较,得到比较结果。阈值可与方法实施例中的描述一致,例如,同样可根据接收频段的功率平均值生成,即可以为调整参数+接收频段的功率平均值。其中,调整参数可以为6dB~20dB中的数值,或者为其它合适的数值,此处不再一一列举。
确定单元用于根据所述比较结果,将大于所述设定阈值的功率谱估计值对应的频点作为存在干扰信号的频点;或者,将大于所述设定阈值的功率谱估计值对应的频点进行排序,将值较大的S个频点作为存在干扰信号的频点。其中,S为大于或等于1的整数。
为了实现上述控制,控制单元可以在系统上电时或因误码率增大等而复位时,请求频点检测单元进行频点检测,并在接收到频点检测单元返回的干扰频点(可以不只一个频点)之后,向各滤波器发送控制信号,包括开启与频点个数对应的若干个滤波器,并向这些滤波器分别发送与干扰频点对应的参数(如零极点的值),用于控制滤波器进行滤波参数的调整。然后,控制单元通知系统的同步状态机转换到初始同步状态(帧同步),初始同步完成后,系统转入频率同步,并且完成频率同步后,将得到的频偏通知给控制单元,控制单元通知滤波器根据该频偏值对自身的滤波参数进行校正。同时系统根据该频偏值对接收数据进行校正。
根据上述过程,本实施例中的控制单元可具体包括:检测控制单元、参数控制单元和频偏控制单元。
其中,检测控制单元用于在系统上电启动时或因误码率增大等而复位时,控制频点检测单元进行频点检测。
参数控制单元用于根据频点检测单元所确定的频点,通知与频点个数对应的1个或多个滤波器将陷波频点调整到对应频点的位置,并通知系统状态机进行初始同步和频率同步。
频偏控制单元用于在系统完成频率同步后,根据系统得到的频偏,通知对应的滤波器对陷波频点位置按照所述频偏进行校正。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述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。