CN101594669A - 一种相近频段无线设备抗干扰的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相近频段无线设备抗干扰的方法和装置，该方法通过在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并相互送入对方无线设备中，然后无线设备将外部输入的基准参考信号做幅度和相位的调整后，再与本端从天线输入的信号相加。该装置包括基准参考信号提取单元、基准相关信号生成单元和对消耦合单元。本发明的技术方案与现有技术相比，使用了较少的外围器件，降低了BOM成本；在具体实现时简单易行，在不降低系统的性能的情况下彻底抵消对方无线设备对本端无线设备的干扰，并且有助于无线设备终端产品的小型化。

Description

一种相近频段无线设备抗干扰的方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种相近频段无线设备抗干扰的方法和装置。
背景技术
随着第三代移动通信的最新技术WIMAX(World Interoperability forMicrowave Access，全球微波接入互操作性)的高速发展，无线IP(Internet Protocol，互联网络协议)网络逐渐成为人们日常工作和生活中必不可少的工具。目前，WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)技术也得到了全面发展并实现了较广的覆盖，出现了相近频带的WiMax无线收发系统和WiFi无线收发系统用户终端共存的情况，用户终端采用VOIP(Voice Over Internet Protocol，互联网协议电话)方式提供用户语音或者数据业务，WiMax无线收发系统简称WiMax系统，WiFi无线收发系统简称WiFi系统。但是，由于WIMAX和WiFi两个无线系统之间频率非常接近，而且在WiMax系统和WiFi系统用户终端共存的产品中两个无线系统的天线靠在一起或距离很近，然而两种系统运行的网络协议完全不同，最终将导致两个无线系统用户终端内部发生故障，而且两个无线系统之间也会发生互相干扰，严重的影响系统的处理性能。
目前，在设计2.5GHZ频带WiMax系统和2.4GHZ频带WiFi系统用户终端共存的产品时，为了减少两个无线系统之间的相互干扰，通常采用以下几种方案：
第一种方案是通过介质访问控制层实现不同协议之间的同步，并保证共享频谱上的带宽能够以时分复用、非并行和公平的方式得到分配。这种方案以降低WiMax系统和WiFi系统的性能为代价，实现两个无线系统之间的隔离状态，而且此种方案要运用大量介质访问控制层的算法来解决，开发难度较大。
第二种方案是在2.5GHZ频带WiMax系统和2.4GHZ频带WiFi系统的射频端口分别增加高Q值、高矩形系数、低插入损耗的射频带通滤波器。这种方案只是一种理论上的构想，因为针对终端产品的滤波器生产商还无法提供满足该方案要求的射频带通滤波器。目前只有在系统设备中有大型的多腔体射频带通滤波器，但是设计难度大、价格昂贵，且滤波器体积也不满足终端产品的设计要求，最主要的缺陷是不能完全消除落在WiMax和WiFi系统工作频带内的干扰。
第三种方案是改变目前2.5GHZ频带WiMax系统和2.4GHZ频带WiFi系统的零中频、低中频射频收发信机的系统结构，采用二次变频的超外差射频收发信机的系统结构，充分利用声表面波滤波器或分布式晶体滤波器的高矩形系数和带外抑制对收发中频信号进行有效的带外滤波。但是这种方案首先要重新选取套片的平台，并放弃目前的零中频、低中频收发信机的系统结构，而且该方案用到的外围器件较多导致BOM(Bill of Material，物料清单)成本较高、设计难度大，最主要的缺陷是不能完全消除落在WiMax和WiFi系统工作频带内的干扰。
第四种方案是增大2.5GHZ频带WiMax系统和2.4GHZ频带WiFi系统接收和发射天线之间的距离和空间隔离度。但是该方案显然也不能彻底解决两个无线系统的互相干扰的问题，而且接收和发射天线距离较远不利于用户终端产品的小型化，另外，为了补偿射频电缆的损耗，产品的物料清单成本相应增大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种相近频段无线设备抗干扰的方法和装置，在不降低系统性能的情况下，彻底消除终端产品上相近频段无线设备共存时的互相干扰。
本发明采用的技术方案是，所述相近频段无线设备抗干扰的方法，包括以下步骤：
步骤一、在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入对方无线设备中；
步骤二、无线设备将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和基准相关信号相加以抵消对方无线设备的干扰。
步骤二中所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与对方无线设备干扰信号的幅度相同。
所述步骤二进一步包括：在将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先用对方无线设备工作频段的带通滤波器对所述基准参考信号进行带外滤波。
本发明还提供一种相近频段无线设备抗干扰的方法，包括以下步骤：
步骤一、在无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入本端以外的无线设备中；
步骤二、无线设备将本端以外无线设备发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和所述基准相关信号相加以消除本端以外的无线设备的干扰。
步骤二中所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与本端以外无线设备干扰信号的幅度相同。
所述步骤二进一步包括：在将所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先为所述基准参考信号选择对应的本端以外无线设备工作频段的带通滤波器进行带外滤波。
本发明还提供一种相近频段无线设备抗干扰的装置，包括：
基准参考信号提取单元，用于在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入对方无线设备中；
基准相关信号生成单元，用于将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
对消耦合单元，用于将本端从天线收到的信号和所述基准相关信号相加以抵消对方无线设备的干扰。
所述基准参考信号提取单元为射频定向耦合器或者3端口射频不等分功分器，所述对消耦合单元为3DB射频正交耦合器或者射频相加器。
所述基准相关信号生成单元进一步包括对方无线设备工作频段的带通滤波器，用于在将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，为所述基准参考信号进行带外滤波。
所述基准相关信号生成单元包括射频移相器和可变增益放大器，或射频延迟线和可变增益放大器。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述相近频段无线设备抗干扰的方法和装置，通过在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并相互送入对方无线设备中，然后无线设备将外部输入的基准参考信号做幅度和相位的调整后，再与本端从天线输入的信号相加，故本发明的技术方案与现有技术相比，使用了较少的外围器件，降低了BOM成本；在具体实现时简单易行，能够彻底抵消对方无线设备对本端无线设备的干扰，且本发明无须运用介质访问控制层的算法，因此也不会降低系统的性能；由于本发明无须拉开天线的距离，有助于无线设备终端产品的小型化。
附图说明
图1为本发明所述无线设备抗干扰装置所在的2.5GHz频段WiMax系统和2.4GHZ频段WiFi系统无线设备共存的产品示意图；
图2为本发明在WiFi系统中第一实施例所述无线设备抗干扰装置的第一基准相关信号生成单元结构示意图；
图3为本发明在WiMax系统中第一实施例所述无线设备抗干扰装置的第一基准相关信号生成单元结构示意图；
图4为本发明采用的射频定向耦合器的结构示意图；
图5为本发明采用的3DB射频正交耦合器的结构示意图；
图6为本发明在WiFi系统中第二实施例所述无线设备抗干扰装置的第一基准相关信号生成单元结构示意图；
图7为本发明在WiMax系统中第二实施例所述无线设备抗干扰装置的第一基准相关信号生成单元结构示意图；
图8为本发明第三实施例所述无线设备抗干扰的方法流程图；
图9为本发明第四实施例所述无线设备抗干扰的方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的所述相近频段无线设备抗干扰的方法和装置，详细说明如后。
本发明第一实施例，如图1所示，以2.5GHz频段WiMax系统和2.4GHZ频段WiFi系统无线设备共存的产品为例，详细介绍一下所述相近频段无线设备抗干扰的装置，图1中画出两个无线设备中关键的通信模块，即2.5GHz频段WiMax系统无线设备中的WiMax通信模块，以及2.4GHZ频段WiFi系统无线设备中的WiFi通信模块。
现有的WiFi通信模块通过第一主天线100和/或第一辅助天线114和第一T/R开关105从空间中接收到信号，该信号包含系统干扰信号和WiFi系统有用信号，设WiMax系统干扰信号的数值为V2，WiFi系统有用信号的数值为V1，再将该信号依次经过第一带通滤波器106、第一增益放大器107和第一平衡变换器108输入第一射频处理器112进行处理，第一基带处理器113与第一射频处理器112进行数据交互。另一方面，第一射频处理器112振荡产生WiFi信号依次经过第一平衡变换器108、第一低通滤波器111和与第一主天线100相接的第一T/R开关105后通过第一主天线100发射出去。
现有的WiMax通信模块通过第二主天线200和/或第二辅助天线214和第二T/R开关205从空间中接收到信号，该信号包含WiFi系统干扰信号和WiMax系统有用信号，设WiFi系统干扰信号的数值为V1，WiMax系统有用信号的数值为V2，实际上对于WiMax系统来说，WiFi系统干扰信号就是WiFi系统有用信号，而对于WiFi系统来说，WiMax系统干扰信号就是WiMax系统有用信号。再将该信号依次经过第二带通滤波器206、第二增益放大器207和第二平衡变换器208输入第二射频处理器212进行处理，第二基带处理器213与第二射频处理器212进行数据交互。另一方面，第二射频处理器212振荡产生WiMax信号依次经过第二平衡变换器208、第二低通滤波器211和与第二主天线200相接的第二T/R开关205后通过第二主天线200发射出去。
在上述WiFi通信模块中，本实施例所述相近频段无线设备抗干扰的装置，包括连接在信号发射端末级第一T/R开关105与第一低通滤波器111之间的第一基准参考信号提取单元102，用于将WiFi系统产生的发射信号在不影响正常发射的情况下提取出来作为第一基准参考信号，通过第一50欧姆输出端口104发送到WiMax系统。第一基准参考信号提取单元102采用射频定向耦合器实现时的结构如图4所示，第一低通滤波器111的输出端与射频定向耦合器的输入端Input相连，耦合端口Coupled与第一50欧姆输出端口104相连，直通端口Direct与第一T/R开关105相连，隔离端口Isolated通过负载电阻接地。可选的，采用射频定向耦合器实现第一基准参考信号提取单元102时的连接方式还可以是：第一低通滤波器111的输出端与方向端口Direct，输入端Input与第一T/R开关105相连，隔离端口Isolated和第一50欧姆输出端口104相连，耦合端口Coupled通过负载电阻接地。可选的，第一基准参考信号提取单元102还可以由3端口射频不等分功率分配器来实现。
同理，在上述WiMax通信模块中该装置包括连接在信号发射端末级第二T/R开关205与第二低通滤波器211之间的第二基准参考信号提取单元202，第二基准参考信号提取单元202用于将WiMax系统产生的发射信号在不影响正常发射的情况下提取出来作为第二基准参考信号，通过第二50欧姆输出端口204发送到WiFi系统。
在上述WiFi通信模块中，本实施例所述相近频段无线设备抗干扰的装置还包括第一50欧姆输入端口103、第一基准相关信息生成单元101和第一对消耦合单元109，WiMax系统产生的发射信号通过第一50欧姆输入端口103进入WiFi系统后，通过第一基准相关信号生成单元101进行幅度和相位的调整得到数值为-V2的第一基准相关信号。第一基准相关信号生成单元101的结构如图2所示，可以由串联的第一180度移相器114和第一可变增益放大器116组成，也可以由串联的第一50欧姆延迟线115和第一可变增益放大器116组成。
因为WiMax系统产生的发射信号在从第一50欧姆输入端口103传输到WiFi系统的过程中，可能会存在幅度的波动，由第一可变增益放大器116对其幅度调节，主要是将这部分WiMax系统产生的发射信号的幅度调节成与WiMax系统干扰信号V2的幅度相同。然后通过第一180度移相器114或者第一50欧姆延迟线115再将相位平移180得到的数值为-V2的第一基准相关信号即可用于消除WiMax系统干扰信号V2。
接下来，将第一基准相关信号与WiFi系统从第一主天线100和/或第一辅助天线114接收到的信号一起同时输入到第一对消耦合单元109，第一对消耦合单元109采用一个3DB射频正交耦合器来实现，其结构如图5所示，第一基准相关信号和从第一主天线100和/或第一辅助天线114接收到的信号分别从3DB射频正交耦合器的第三端口3和第四端口4，将输入的信号相加后得到的WiFi系统有用信号从第一端口1输出，第二端口2通过50欧姆负载接地。
3DB射频正交耦合器使用时的连接方式还可以是：第一基准相关信号和从第一主天线100和/或第一辅助天线114接收到的信号分别从3DB射频正交耦合器的第四端口4和第三端口3，将输入的信号相加后得到的WiFi系统有用信号从第二端口2输出，第一端口1通过50欧姆负载接地。故第一射频处理器112处理的就是没有干扰信号的WiFi系统有用信号。可选的，第一对消耦合单元109还可以由射频相加器来实现。
在上述WiMax通信模块中，本实施例所述相近频段无线设备抗干扰的装置还包括第二50欧姆输入端口203、第二基准相关信息生成单元201和第二对消耦合单元209，WiFi系统产生的发射信号通过第二50欧姆输入端口203进入WiMax系统后，通过第二基准相关信号生成单元201进行幅度和相位的调整得到数值为-V1的第二基准相关信号。第二基准相关信号生成单元201的结构如图3所示，可以由串联的第二180度移相器214和第二可变增益放大器216组成，也可以由串联的第二50欧姆延迟线215和第二可变增益放大器216组成。接下来，将第二基准相关信号与WiMax系统从第二主天线200和/或第二辅助天线214接收到的信号一起同时输入到第二对消耦合单元209，第二对消耦合器209将输入的信号相加得到WiMax系统有用信号，故第二射频处理器212处理的就是没有干扰信号的WiMax系统有用信号。
本发明第二实施例，一种相近频段无线设备抗干扰的装置与第一实施例所述装置大致相同，区别仅在于，在WiFi系统中第二实施例所述无线设备抗干扰装置的第一基准相关信号生成单元109如图6所示，还进一步包括2.5GHz频段WiMax带通滤波器117，用于在将WiMax系统产生的发射信号进行带外滤波以滤除带外干扰，再输入第一180度移相器114。
同理，在WiMax系统中第二实施例所述无线设备抗干扰装置的第二基准相关信号生成单元209如图7所示，还进一步包括2.4GHz频段WiFi带通滤波器217，用于在将WiFi系统产生的发射信号进行带外滤波以滤除带外干扰，再输入第二180度移相器214。
本发明第三实施例，因为本发明并不限于2.5GHz频段WiMax系统和2.4GHZ频段WiFi系统无线设备共存的产品，而可以推广到任何工作频段相近的两台无线设备共存时抵抗互相干扰的情况，所以本实施例的一种相近频段无线设备抗干扰的方法，如图8所示，包括以下具体步骤：
步骤一、在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入对方无线设备中；
步骤二、无线设备将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与对方无线设备干扰信号的幅度相同。
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和基准相关信号相加以抵消对方无线设备的干扰。
可选的，步骤二进一步包括：在将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先对所述基准参考信号进行带外滤波以滤除基准参考信号的带外干扰，可以为所述基准参考信号用对方无线设备工作频段的带通滤波器进行带外滤波。
本发明第四实施例，因为本发明并不限于2.5GHz频段WiMax系统和2.4GHZ频段WiFi系统无线设备共存的产品，而可以推广到任何工作频段相近的多台无线设备共存时抵抗互相干扰的情况，所以本实施例的一种相近频段无线设备抗干扰的方法，如图9所示，包括以下具体步骤
步骤一、在无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入本端以外的无线设备中；
步骤二、无线设备将本端以外无线设备发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；步骤二中所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与本端以外无线设备干扰信号的幅度相同。
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和所述基准相关信号相加以消除本端以外的无线设备的干扰。
可选的，步骤二进一步包括：在将所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先对所述基准参考信号进行带外滤波以滤除基准参考信号的带外干扰，可以为所述基准参考信号选择对应的本端以外无线设备工作频段的带通滤波器进行带外滤波。
本发明所述相近频段无线设备抗干扰的方法和装置，通过在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并相互送入对方无线设备中，然后无线设备将外部输入的基准参考信号做幅度和相位的调整后，再与本端从天线输入的信号相加，故本发明的技术方案与现有技术相比，使用了较少的外围器件，降低了BOM成本；在具体实现时简单易行，能够彻底抵消对方无线设备对本端无线设备的干扰，且本发明无须运用介质访问控制层的算法，因此也不会降低系统的性能；由于本发明无须拉开天线的距离，有助于无线设备终端产品的小型化。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1、一种相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入对方无线设备中；
步骤二、无线设备将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和基准相关信号相加以抵消对方无线设备的干扰。
2、根据权利要求1所述相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于所述步骤二中所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与对方无线设备干扰信号的幅度相同。
3、根据权利要求1或2所述相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于所述步骤二进一步包括：在将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先用对方无线设备工作频段的带通滤波器对所述基准参考信号进行带外滤波。
4、一种相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入本端以外的无线设备中；
步骤二、无线设备将本端以外无线设备发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
步骤三、无线设备将本端从天线收到的信号和所述基准相关信号相加以消除本端以外的无线设备的干扰。
5、根据权利要求4所述相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于步骤二所述相位调节为移相180度，所述幅度调节是将所述基准参考信号的幅度调节成与本端以外无线设备干扰信号的幅度相同。
6、根据权利要求4或5所述相近频段无线设备抗干扰的方法，其特征在于步骤二中在将所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，无线设备先为所述基准参考信号选择对应的本端以外无线设备工作频段的带通滤波器进行带外滤波。
7、一种相近频段无线设备抗干扰的装置，其特征在于包括：
基准参考信号提取单元，用于在两个无线设备的信号发射端分别提取基准参考信号，并送入对方无线设备中；
基准相关信号生成单元，用于将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节得到基准相关信号；
对消耦合单元，用于将本端从天线收到的信号和所述基准相关信号相加以抵消对方无线设备的干扰。
8、根据权利要求7所述相近频段无线设备抗干扰的装置，其特征在于所述基准参考信号提取单元为射频定向耦合器或者3端口射频不等分功分器，所述对消耦合单元为3DB射频正交耦合器或者射频相加器。
9、根据权利要求8所述相近频段无线设备抗干扰的装置，其特征在于所述基准相关信号生成单元进一步对方无线设备工作频段的带通滤波器，用于在将对方发来的所述基准参考信号进行幅度和相位调节之前，为所述基准参考信号进行带外滤波。
10、根据权利要求8或9所述相近频段无线设备抗干扰的装置，其特征在于所述基准相关信号生成单元包括射频移相器和可变增益放大器，或射频延迟线和可变增益放大器。
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