CN101986573A - 一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模通信系统的频谱干扰抵消方法、系统及装置，所述方法为接收机接收频谱交叠信号，并将所述频谱交叠信号进行干扰信号基带解调，干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号，将干扰滤除信号与延时后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理。所述装置包括干扰抵消模块、干扰信号基带解调模块和干扰信号重构模块，干扰信号基带解调模块用于根据频谱交叠信号解调出干扰基带信号，干扰信号重构模块利用干扰基带信号重构出干扰滤除信号，干扰抵消模块利用干扰滤除信号对经延时模块处理后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理，得到扩频滤除信号。本发明减小了在频谱干扰处理过程中扩频信号有用信息信噪比的损失量，提高了扩频信号接收机的系统性能。

Description

一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域的数字信号处理，更具体地说，涉及一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置、系统及方法。

背景技术

在未来4G时代，2G、3G和LTE长期共存，随着频谱资源变得越来越稀缺，运营商为了最大程度地提高频谱利用率，期望在有限的频谱范围内同时部署GSM&UMTS、GSM&CDMA和GSM&LTE网络。然而，这样的部署会带来不同系统间信号频谱交叠，将导致上下行接收信号互相干扰，覆盖和容量缩水严重，更严重的将导致系统不可用，因此必须对频谱交叠的信号进行抵消处理。

在移动通信系统中，通常的频谱交叠干扰抵消技术有：时域干扰抑制技术、变换域干扰抑制技术和码辅助技术。时域干扰抑制技术的基本思想是利用干扰信号和扩频信号在可预测性上的差异实现对干扰的抑制。时域干扰抑制技术主要分为线性预测自适应滤波和非线性预测自适应滤波。非线性预测自适应滤波相比线性预测自适应滤波在处理信噪比上有了很大的改善，但是非线性滤波的计算量却是非常复杂的。而对于线性滤波，现有技术中存在的一种基于滤波器组的线性预测的时域干扰抑制技术，该方法不需要过多干扰信号的先验知识，就可以有效的抑制干扰，但是该预测值却包含了部分扩频信号的信息，在抑制干扰的同时也使有用的扩频信号受到了一部分的抑制。因此，在一定程度上造成了扩频信号覆盖和容量的缩水。那么，如何设计出一种减小扩频信号的信息抑制量，提高扩频信号信噪比，最大程度地保证扩频信号的覆盖率和容量的频谱干扰抵消技术成了业界越来越关心的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置及方法，在进行频谱干扰抵消处理的过程中，能够有效地减小扩频信号有用信息信噪比的损失量，尽可能地保证扩频信号的覆盖率和容量，大大地提高了扩频信号系统接收机的性能。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种双模通信统的频谱干扰抵消装置，所述装置包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次相连的干扰信号基带解调模块、干扰信号重构模块；所述第二支路包括依次相连的延时处理模块、干扰抵消模块；

所述干扰信号基带解调模块用于对接收的频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理，得到干扰基带信号，所述干扰信号重构模块用于对所述干扰基带信号进行干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号，并将所述干扰滤除信号发送至所述干扰抵消模块；

所述延时处理模块用于对接收到的频谱交叠信号进行第一延时处理，并将第一延时处理后的频谱交叠信号发送至所述干扰抵消模块，所述干扰抵消模块利用所述干扰滤除信号对所述延时处理后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理，得到扩频滤除信号。

在本发明的一种实施例中，所述干扰信号基带解调模块包括依次相连的第一移频子模块、低通滤波子模块、数字下变频子模块、解调子模块，数据存储子模块，译码子模块，以对接收到的所述频谱交叠信号依次进行第一移频处理、低通滤波处理、数字下变频处理、解调处理、数据存储、译码处理，得到所述干扰基带信号。

在本发明的一种实施例中，所述干扰信号重构模块包括第三支路和第四支路，所述第三支路包括依次相连的延时子模块、信道估计子模块，所述第四支路包括依次相连的编码子模块、调制子模块；

所述编码子模块对接收到的所述干扰基带信号进行编码处理，得到干扰编码信号，所述调制子模块对所述干扰编码信号进行调制处理，得到干扰调制信号；

所述延时子模块对接收到的经所述数字下变频子模块处理后得到的干扰下变频信号进行第二延时处理，得到干扰延时信号；所述信道估计子模块利用所述干扰延时信号和所述干扰调制信号进行信道估计，得到干扰估计信号；

所述干扰信号重构模块还包括依次相连的干扰重构滤波子模块，数字上变频子模块和第二移频子模块；所述干扰重构滤波子模块对接收到的所述干扰估计信号和所述干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号，所述数字上变频子模块对所述干扰重构基带信号进行数字上变频处理，得到干扰上变频信号，所述第二移频子模块对所述干扰上变频信号进行第二移频处理，得到干扰滤除信号。

在本发明的一种实施例中，所述干扰重构滤波子模块包括滤波器系数估计单元、滤波器系数调整单元、功率估计单元、噪声估计单元、重构滤波单元；

所述滤波器系数估计单元，利用接收到的经所述解调子模块处理后得到的干扰解调信号的导频信息和所述干扰估计信号的导频信息来估计滤波器系数，得到滤波器估计系数；

所述功率估计单元，用于接收所述干扰估计信号，并进行功率估计，得到所述干扰估计信号的功率；

所述噪声估计单元，用于接收重构滤波过程中的所有噪声，并进行噪声系数估计，得到噪声估计系数；

所述滤波器系数调整单元，利用所述滤波器估计系数和所述噪声估计系数进行滤波器系数调整处理，得到滤波器调整系数；

所述重构滤波单元，利用所述干扰调制信号和所述滤波器调整系数进行重构滤波处理，得到干扰重构基带信号。

在本发明的一种实施例中，所述频谱交叠信号包括GSM&UMTS交叠信号、GSM&CDMA交叠信号和GSM&LTE交叠信号三种频谱交叠组合，若所述干扰滤除信号为所述三种频谱交叠组合中其中任一组合中的一种时，所述扩频滤除信号则为所述任一组合中的另一种。

同时，本发明还提供一种双模通信系统的频谱干扰抵消方法，包括以下步骤：

A：接收机接收双模通信系统中的频谱交叠信号；

B：所述接收机对接收到的所述频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理，得到干扰基带信号；

C：所述接收机对所述干扰基带信号进行干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号；

D：所述接收机利用所述干扰滤除信号对经第一延时处理后的所述频谱交叠信号进行干扰抵消处理，得到扩频滤除信号。

在本发明的一种实施例中，接收机利用所述频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理的步骤进一步包括：

所诉接收机将接收到的所述频谱交叠信号依次进行第一次移频处理、低通滤波处理、数字下变频处理、解调处理、数据存储和译码处理，得到所述干扰基带信号。

在本发明的一种实施例中，所述接收机进行干扰信号重构处理时，进一步包括：

C1：所述接收机对所述干扰基带信号依次进行编码处理、调制处理，得到干扰调制信号；同时，所述接收机还对接收到的经所述数字下变频子模块处理后得到的干扰下变频信号进行第二延时处理，得到干扰延时信号，并利用所述干扰延时信号和所述干扰调制信号进行信道估计，得到干扰估计信号；

C2：所述接收机对接收到的所述干扰估计信号和所述干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号；

C3：所述接收机对所述干扰重构基带信号依次进行数字上变频处理、第二移频处理，得到干扰滤除信号。

在本发明的一种实施例中，所述接收机进行干扰信号重构处理时，进一步包括：

C11：所述接收机对经数字下变频处理后得到的干扰下变频信号进行解调和第三延时处理，分别得到干扰解调信号和干扰延时信号；

C12：所述接收机对所述干扰解调信号进行调制，得到干扰调制信号；

C13：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述干扰延时信号的估计信道响应，得到干扰估计信号；

C14：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述干扰估计信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号；

C15：所述接收机对所述干扰重构基带信号依次进行数字上变频处理、第二移频处理，得到干扰滤除信号。

在本发明的一种实施例中，所述接收机进行干扰重构滤波处理的步骤进一步包括：

C21：所述接收机利用接收到的经所述解调子模块处理后得到的干扰解调信号的导频信息和所述干扰估计信号的导频信息进行滤波器系数估计，得到滤波器估计系数；

C22：所述接收机利用接收到的所述干扰估计信号进行功率估计，得到所述干扰估计信号的功率；

C23：所述接收机对重构滤波过程中的所有噪声进行噪声系数估计，得到噪声估计系数；

C24：所述接收机利用所述滤波器估计系数和所述噪声估计系数进行滤波器系数调整，得到滤波器调整系数；

C25：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述滤波器调整系数进行重构滤波处理，得到干扰重构基带信号。

同时，本发明还提供了一种双模通信系统的频谱干扰抵消系统，包括频谱交叠信号处理装置，扩频信号基带解调装置，扩频信号基站控制器，干扰信号基站控制器，其特征在于，还包括如权利要求1所述的频谱干扰抵消装置；

所述频谱交叠信号处理装置接收原始频谱交叠信号，并进行射频、中频处理，得到频谱交叠信号；所述频谱干扰抵消装置接收所述频谱交叠信号并进行干扰抵消处理，并将得到的干扰基带信号发送给干扰信号基站控制器，将得到的扩频滤除信号发送给所述扩频信号基带解调装置；所述扩频信号基带解调装置对所述扩频滤除信号进行基带解调，并将处理后得到的扩频基带解调信号发送给扩频信号基站控制器。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：在双模通信系统中，接收机利用接收到的频谱交叠信号依次进行干扰信号基带解调处理、干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号，并利用重构出的干扰滤除信号对经延时处理后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理。如此处理，最大程度地减小了在干扰抵消处理过程中扩频信号的有用信息的信噪比损失量，保证了扩频信号的覆盖率和容量，提高了扩频信号接收机的系统性能。

附图说明

图1是现有技术中GSM和UMTS信号频谱交叠示意图；

图2是现有技术中GSM和UMTS频谱交叠干扰频域自适应陷波的处理系统示意图；

图3是本发明一种频谱干扰抵消系统示意图；

图4是本发明一种实施例的干扰信号基带解调模块结构示意图；

图5是本发明一种实施例的干扰信号重构模块结构示意图；

图6是本发明一种实施例的干扰重构滤波子模块结构示意图；

图7是本发明一种实施例的GSM&UMTS频谱交叠信号示意图；

图8是本发明的另一种实施例的GSM&UMTS频谱交叠信号示意图；

图9是本发明一种频谱干扰抵消方法的流程图；

图10是本发明一种实施例的干扰信号基带解调方法的流程图；

图11是本发明一种实施例的干扰信号重构方法的流程图；

图12是本发明另一种实施例的干扰重构基带信号重构方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

在背景技术中，我们已经提到，在目前的双模通信系统中，主要是以GSM&UMTS、GSM&CDMA和GSM&LTE网络为主。这是因为在双模通信系统中，只能是一个窄带模式和一个宽带模式的组合，因此，才只存在GSM&UMTS，GSM&CDMA，GSM&LTE三种频谱交叠组合的情况。在此，我们以GSM&UMTS双模通信系统为例，详细地介绍本发明。

在双模通信系统中，包括由第一信号和第二信号频谱交叠组成的频谱交叠信号。那么，该频谱交叠信号中的两路信号则互为干扰信号，若接收机欲接收第二信号，那么第一信号即为第二信号的干扰信号，即第一信号为干扰信号，第二信号为扩频信号。反之，若接收机欲接收第一信号，那么第一信号即为扩频信号，第二信号即为干扰信号。

请参考图1，为现有的GSM&UMTS双模通信系统中的频谱交叠示意图，由图1中可知，GSM信号和UMTS信号的频谱存在交叠，因此相互之间会产生频谱干扰。

图2所示的是现有技术中GSM&UMTS频谱交叠干扰频域自适应陷波的处理系统。在这里，我们以提高UMTS系统接收机的性能为目的进行干扰处理，那么GSM信号为UMTS信号的干扰信号，UMTS信号即为扩频信号。天线接收到GSM&UMTS原始频谱交叠信号，并传送给频谱交叠信号处理装置进行处理。频谱交叠信号处理装置对接收到的信号依次进行低噪放处理(LNA)，带通滤波处理(BPF)，振荡器信号混合处理(MIXER)，低通滤波(LPF)处理，模数转换处理(ADC)，数字下变频处理(DDC)，达到对GSM&UMTS原始频谱交叠信号进行射频和中频处理的目的。频谱交叠信号处理装置将处理后得到的GSM&UMTS频谱交叠信号发送到GSM基带信号解调装置进行解调。同时也将GSM&UMTS频谱交叠信号发送到自适应陷波器(ANF)进行干扰消除处理，并将处理后的频谱信号发送到UMTS基带信号解调装置进行相应的解调。最后，GSM基带信号解调装置将解调后得到的频谱信号发到GSM基站控制器，UMTS基带信号解调装置将解调后得到的频谱信号发送到UMTS基站控制器，从而达到将GSM&UMTS频谱交叠信号进行自适应滤波的目的。但是，采用图2的系统进行干扰抵消处理时，UMTS信号的有用信息信噪比损失比较大，虽然语音业务可以正常使用，但由于高速业务信噪比恶化严重导致容量急剧下降，其数据业务将可能不能正常使用。因此，图2所示的装置不能很好地解决在频谱交叠信号干扰抵消处理过程中扩频信号的有用信息受到抑制的问题。

为改善图2所述系统对频谱交叠信号进行干扰抵消处理过程中扩频信号的有用信息信息量损失大的问题，本发明提供了一种双模通信系统的频谱干扰抵消处理的装置、方法以及系统，能够有效地减小在干扰抵消处理中因为扩频信号的有用信息受到抑制而导致频谱信号信噪比损失大的问题，从而保证了扩频信号的覆盖率和容量，大大地提高了扩频信号系统接收机的性能。

为解决上述技术问题，本发明的主要构思是：接收机对接收到的双模通信系统中的频谱交叠信号进行干扰信号基带解调和干扰信号重构，重构出没有几乎没有扩频信号干扰的干扰滤除信号，接收机利用重构的干扰滤除信号对经延时处理后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理。采用该技术方案，能够有效地降低在频谱干扰抵消处理中的扩频信号的有用信息抑制量，提高了相应频谱信号接收机的系统性能。

在此，我们同样在GSM&UMTS双模通信系统中以提高UMTS信号系统的接收机性能为例进行详细讲解。那么，对应地，UMTS信号即为接收机欲接收的信号，即扩频信号，GSM信号则成为UMTS信号的干扰信号，进行干扰信号基带解调后得到的是GSM干扰基带信号，进行干扰信号重构处理后得到的则是GSM干扰滤除信号，进行干扰抵消处理后得到的是UMTS信号，即扩频滤除信号。并以此类推，进行相应的对应命名。

图3是本发明的一种频谱干扰抵消系统。所述干扰抵消系统包括设置于系统内的干扰抵消装置。由于GSM&UMTS频谱交叠信号呈布网方式分布，因此，GSM信号对UMTS信号干扰严重，如果不采取任何措施，UMTS信号的覆盖率将严重缩水，甚至UMTS信号会因上行恶化严重而导致系统不可用。因此，在干扰抵消处理装置中增加了一个干扰信号重构模块和延时处理模块。

所述干扰抵消装置包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次相连的干扰信号基带解调模块、干扰信号重构模块；所述第二支路包括依次相连的延时处理模块、干扰抵消模块；天线接收到GSM&UMTS原始频谱交叠信号，并经频谱交叠信号处理装置进行与图2相同的处理，达到对GSM&UMTS原始频谱交叠信号进行射频和中频处理的目的。

频谱交叠信号处理装置将处理后得到的GSM&UMTS频谱交叠信号分别发送给第一支路和第二支路。干扰信号基带解调模块对接收到的GSM&UMTS频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理，得到GSM干扰基带信号，并将解调后得到的GSM干扰基带信号分别发送给干扰信号重构模块和干扰信号基站控制器。干扰信号重构模块利用该GSM干扰基带信号进行干扰信号重构，重构出GSM干扰滤除信号，该GSM干扰滤除信号是几乎没有UMTS信号干扰的GSM信号。所述干扰信号重构模块将干扰滤除信号发送至所述干扰抵消模块；

延时处理模块对接收到的GSM&UMTS频谱交叠信号进行第一延时处理，得到经延时处理后的GSM&UMTS频谱交叠信号，干扰抵消模块对接收到的GSM&UMTS频谱交叠信号和GSM干扰滤除信号进行相减运算，如此，则抵消了GSM&UMTS频谱交叠信号中交叠的GSM信号，那么经干扰抵消模块相减处理后，输出的即为几乎没有GSM信号的UMTS信号，即扩频滤除信号。干扰抵消模块将得到的扩频滤除信号发送到扩频信号基带进行UMTS基带解调，并将解调处理后的得到的扩频基带解调信号发送到扩频信号基站控制器。通过干扰抵消模块的处理，将UMTS信号中交叠的GSM干扰信号抵消掉，从而消除了GSM&UMTS频谱交叠信号中的GSM信号，使得扩频信号基站控制器接收到的是几乎没有GSM信号干扰的UMTS基带解调信号，即扩频基带解调信号，从而达到了对GSM&UMTS双模通信系统中频谱交叠信号的频谱干扰抵消处理的目的。

实施例1：

如图4所示，干扰信号基带解调模块包括依次相连的第一移频子模块、低通滤波子模块、数字下变频子模块、解调子模块，数据存储子模块，译码子模块，以对接收到的GSM&UMTS频谱交叠信号依次进行第一移频处理、低通滤波处理、数字下变频处理、解调处理、数据存储、译码处理，得到所述干扰基带信号；

干扰信号基带解调方法有很多种，在此，我们详细地讲述了其中的一种解调方法，具体方法如下：

第一移频子模块用于接收GSM&UMTS频谱交叠信号，并进行第一次移频处理。具体操作为：依据GSM&UMTS频谱交叠信号中的GSM信号的载波位置，将接收到的GSM&UMTS频谱信号移动到数字中频的零频位置。若第一移频子模块接收到的GSM&UMTS频谱信号中GSM信号的采样速率为7.68MHz，即f_i，并采用式公式1进行第一次移频处理，得到第一GSM干扰移频信号：

$r_{\mathrm{fshift}}\left(n\right)=r\left(n\right)*e^{-j2\mathrm{\π}{f}_i\mathrm{nT}}...1$

其中，f_i为GSM&UMTS频谱信号中GSM信号的载频位置，T为采样周期。

低通滤波子模块接收第一GSM干扰移频信号，并对其进行低通滤波处理，得到GSM干扰滤波信号。如此，则滤除了带外噪声和部分UMTS信号，仅剩下了GSM干扰滤波信号和与其频谱可能有交叠的UMTS信号。进行低通滤波的具体操作为：低通滤波子模块接收第一GSM干扰移频信号r_fshift(n)，并采用公式2对其进行低通滤波处理：

$r_{\mathrm{lpass}}\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{lf}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{\mathrm{fshift}}(n-m)*h_{\mathrm{lf}}\left(m\right)...2$

其中，N_lf为低通滤波器长度，h_lf为低通滤波器器系数。

数字下变频子模块对接收到的干扰滤波信号进行降采样处理，降低干GSM扰滤波信号的采样速率，得到了GSM干扰下变频信号。所述GSM干扰下变频信号中包括GSM干扰下变频信号和与其频谱可能有交叠的UMTS信号，具体操作为：

数字下变频子模块接收干扰滤波信号r_lpass(n)，并采用式公式3对其进行数字下变频，也称降采样处理，将其采样速率降低到270.83KHz，270.83KHz为GSM基带信号的采样速率。

r_ds(n)＝r_lpass(1+n*f_h/f_l)………3

其中，f_h为原来采样速率7.68MHz，f_l为降低后采样速率。

降采样处理后的数据还需要经过低通滤波处理，即采用公式4处理后，才能得到干扰下变频信号：

$r_{\mathrm{baseband}}\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{dimage}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_{\mathrm{ds}}(n-m)*h_{\mathrm{dimage}}\left(m\right)...4$

其中，N_dimage为抑制镜像滤波器长度，h_dimage为镜像抑制滤波器系数，r_baseband(n)为干扰下变频信号。

可以理解的是，进行降采样处理的目的主要是将双模通信系统中干扰信号的采样速率降低到干扰信号的基带采样速率，得到与干扰信号的基带采样速率相同的干扰下变频信号。虽然干扰信号的基带采样速率固定，但对于不同的干扰信号，其基带采样速率不同。例如，GSM信号的基带采样速率为270.83KHz，CDMA信号的基带采样速率为1.2288MHz，UMTS信号的基带采样速率为3.84MHz，LTE信号的基带采样速率为1.536*B MHz，其中，B为信号带宽。在对不同的干扰信号进行降采样处理的过程中，需根据实际情况选择相应信号的基带采样速率。

解调子模块接收该GSM干扰下变频信号，即r_baseband(n)，并对其进行解调处理。具体为：将GSM干扰下变频信号首先经过成型滤波，然后进行信道估计和MLSE(最大似然序列估计)均衡处理。经处理后，GSM干扰下变频信号即由符号映射到比特。也就是说，解调子模块的作用主要是为了得到以比特形式存在的GSM干扰解调信号，实际上解调后得到的干扰解调信号是一系列突发的训练序列。

由于得到的GSM干扰解调信号20ms语音块需要8个TDMA帧才能发送完毕，因此，解调后的突发比特不能立即进行解交织，因此，需要将解调后的每个突发比特信息缓存到数据存储子模块，直到缓存一个语音编码块的长度，也就是说，数据存储子模块即是用来缓存GSM干扰解调信号的。

可以理解的是，在上述实施例中，只是列举出了20ms的GSM语音块所需要的解调时间。当然，由于GSM语音块的时间长度不一样，所需要的相应的解调时间也是不一样的。即解调时间是随着需要解调的信号的语音块的长度的变化而变化的。

译码子模块接收数据存储子模块内存储的GSM干扰解调信号，并对其进行解交织和译码，得到源信息，即GSM干扰基带信号；由于每个突发比特上信息是属于两个不同用户的，因此，解调后的突发比特数据需要重新组合构成一个编码块译码所需的比特信息。

上述为一个完整的GSM干扰信号基带解调过程，经上述操作后，得到了频谱交叠信号中干扰信号的源信息，即GSM干扰基带信号。同样地，也可以采用相同的方法，对频谱交叠信号中的CDMA信号，LTE信号和UMTS信号进行基带解调。

实施例2：

如图5所示，所述干扰信号重构模块包括第三支路和第四支路。所述第三支路包括依次相连的延时子模块、信道估计子模块；所述第四支路包括依次相连的编码子模块、调制子模块；

所述编码子模块对所述GSM干扰基带信号进行编码处理，得到GSM干扰编码信号，所述调制子模块对所述GSM干扰编码信号进行调制处理，得到GSM干扰调制信号；具体过程为：

编码子模块对GSM干扰基带信号进行编码，帧内交织和不同编码块间的块交织。而对于不同用户间的编码块则通过块交织方式分配到一个突发时隙。经编码子模块处理后，我们得到了GSM干扰编码信号，实际上，GSM干扰编码信号仍是以比特的形式存在的信号。

调制子模块主要对编码后分配到不同TDMA帧和时隙上的GSM干扰编码信号进行调制，将每组突发比特调制到一个突发脉冲，一个用户多组突发比特调制映射到连续多个TDMA帧的同一时隙位置。经调制处理后，得到以符号形式存在的GSM干扰调制信号。

所述延时子模块对接收到的经所述数字下变频子模块处理后得到的GSM干扰下变频信号进行第二延时处理，得到GSM干扰延时信号；所述信道估计子模块利用所述GSM干扰延时信号和所述GSM干扰调制信号进行信道估计，得到GSM干扰估计信号；在本实施例中，具体操作为：接收r_baseband(n)，并对其进行延时处理，根据延时处理后的r_baseband(n)和所述GSM干扰调制信号进行信道估计，得到GSM干扰估计信号。

所述干扰信号重构模块还包括依次相连的干扰重构滤波子模块、数字上变频子模块和第二移频子模块；所述干扰重构滤波子模块对接收到的所述GSM干扰估计信号和所述GSM干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，得到GSM干扰重构基带信号。所述数字上变频子模块对所述GSM干扰重构基带信号进行数字上变频处理，也称过采样处理，得到GSM干扰上变频信号。第二移频子模块对所述GSM干扰上变频信号进行第二次移频处理，得到GSM干扰滤除信号。

假设重构出的GSM干扰重构基带信号为gsm_rst(n)，数字上变频子模块对gsm_rst(n)进行过采样处理，将GSM干扰重构基带信号的采样速率还原到GSM&UMTS频谱交叠信号的采样速率，即还原到7.68MHz。具体采用公式5，公式6进行采样速率的还原：

gsm_us(1+n*f_h/f_l)＝gsm_rst(n)……5

${\mathrm{gsm}}_{\mathrm{upsample}}\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{N_{\mathrm{upimage}}-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{gsm}}_{\mathrm{us}}(n-m)*h_{\mathrm{upimage}}\left(m\right)...6$

其中，N_upimage为抑制镜像滤波器长度，h_upimage为镜像抑制滤波器系数，gsm_upsample(n)即为经过采样处理后得到的干扰上变频信号。

第二移频子模块接收GSM干扰上变频信号，并对其进行第二次移频处理，得到GSM干扰滤除信号。具体操作为，接收gsm_upsample(n)，并采用公式7将gsm_upsample(n)载波信号由数字中频的零频位置还原到与GSM&UMTS频谱交叠信号中GSM信号相同的载波位置上；

${\mathrm{gsm}}_{\mathrm{reconstruction}}\left(n\right)={\mathrm{gsm}}_{\mathrm{upsample}}\left(n\right)*e^{j2\mathrm{\π}{f}_i\mathrm{nT}}...7$

其中，gsm_{reconstruction}(n)即为经过第二次移频处理后得到的GSM干扰滤除信号。

可以理解的是，上述只是给出了一种干扰滤除信号的重构方式，在进行干扰滤除信号重构时，可以采用上述的这种重构方式，但并不限于这种重构方式。运用本实施例的给出的干扰滤除信号的重构方式，我们同样的可以重构出UMTS干扰滤除信号，CDMA干扰滤除信号，LTE干扰滤除信号。

实施例3：

如图6所示，干扰重构滤波子模块具体包括滤波器系数估计单元，滤波器系数调整单元，功率估计单元，噪声估计单元，重构滤波单元。

所述滤波器系数估计单元，利用接收到的所述GSM干扰解调信号的导频信息和所述GSM干扰估计信号的导频信息来估计信道响应，得到滤波器估计系数；具体方法为：根据接收到的GSM干扰解调信号的突发训练序列构造一个训练矩阵T，T为(N-L)×L维的训练矩阵，其中N为GSM干扰解调信号的突发训练序列长度，L为信道弥散长度。r为缓存一组长度为N的GSM干扰估计信号，即

并与查找表中对应数据Tab(T^HT)^-1T^H做卷积和，得到信道响应

即滤波器估计系数

所述功率估计单元，用于接收GSM干扰估计信号，并进行功率估计，进行功率估计的一种方法为：对缓存数据r求均方值，即采用|·|²模的平方的方法求出GSM干扰估计信号的平均功率。

所述噪声估计单元，用于接收重构滤波过程中的所有噪声，并进行噪声系数估计，得到噪声估计系数；具体为：由接收的GSM干扰信号的信噪比和训练矩阵T来估计噪声方差R_v，R_v＝N₀(T^HT)^-1，其中N₀为噪声功率。计算当前的GSM干扰重构基带信号与GSM干扰估计信号的误差矢量，若小于噪声方差R_v，则转入滤波器系数调整单元的操作。若大于噪声方差R_v，则增加信道估计训练序列长度，即增大N的长度，并再次估计滤波器系数，并再次估计噪声方差R_v，一直重复这样的操作，直到当前的GSM干扰重构基带信号与GSM干扰估计信号的误差矢量小于噪声方差R_v，才转入滤波器系数调整单元的操作。

滤波器系数调整单元，利用接收到的所述滤波器估计系数和所述噪声估计系数，并进行滤波器系数调整，得到滤波器调整系数h_i；

所述重构滤波单元，用于接收所述GSM干扰调制信号和所述滤波器调整系数，并进行重构滤波处理，输出GSM干扰重构基带信号，即几乎无UMTS信号频谱交叠的GSM干扰重构基带信号。

可以理解的是，上述只是给出了一种干扰重构滤波的处理过程，但干扰重构滤波处理的方式有很多种。利用本实施例给出的这种方式，我们可以构造出一个干扰重构基带信号。

实施例4：

如图7、图8所示的是一种GSM&UMTS频谱交叠信号示意图。同样地，以提高UMTS信号的系统接收机的性能为目的。干扰抵消装置接收到一帧为10ms的UMTS信号，其开始接收信号的时刻T1_UMTS，结束信号接收时刻T2_UMTS。UMTS信号开始时刻与GSM信号突发的开始时刻可能不是完全一致的，即有可能在开始接收到UMTS信号的时刻之前，同时，或者之后。图7中表示的GSM信号与UMTS信号开始突发的时刻在系统接收机开始接收UMTS信号之前，即在T1_UMTS之前，即GSM信号在T1_GSM与UMTS信号开始有交叠。因此，需要重构的GSM干扰滤除信号的突发开始时刻为T1_GSM，其中T1_GSM＜＝T1_UMTS。UMTS信号结束时刻与GSM信号突发的结束时刻也可能不是完全一致，图中所示的UMTS信号接收结束时刻为T2_UMTS，需要重构的GSM信号的突发结束时刻为T2_GSM，其中，结束时刻T2_GSM＞＝T2_UMTS。

对于一个GSM语音块，从开始接收一个bit到最后一个bit结束，需要8个TDMA帧发送完毕，即时延(9*8-7)*BP为37.5ms，BP为GSM信号一个突发周期15/26ms。

对于Multi-slot(多时隙)配置情况，GSM信号在连续几个时隙上发送。UMTS信号与GSM信号只是在部分时隙上交叠，但是仍然需要重构出Multi-slot配置所有时隙的GSM信号，这样就增加了系统的时延，即(N_multislot-1)*BP，N_multislot为GSM系统Multi-slot配置连续发送时隙数。

实施例4是在实施例1、2、3的基础上对上述频谱交叠信号进行的干扰抵消处理：

首先，干扰信号基带解调模块利用T1_GSM～T2_GSM时间段内接收的GSM&UMTS频谱交叠信号进行干扰信号基带解调，得到：

bits_user＝[Bits_user1，Bits_user2，...，Bits_userN].........8

其次，干扰信号重构模块利用每个用户的时隙信息[Slot_user1，Slot_user2，...，Slot_userN]，用户载频信息[f_user1，f_user2，...，f_userN]，用户功率信息[P_user1，P_user2，...，P_userN]，重构出T1_GSM～T2_GSM时间段内的干扰重构基带信号，即GSM干扰重构基带信号，得到：

gsm_baseband＝gsm_user1+gsm_user2+，....，gsm_userN.........9

GSM&UMTS频谱交叠信号经频谱交叠信号处理模块处理后的信号采样速率为7.68MHz，而重构出的GSM干扰重构基带信号gsm_baseband经过采样处理后得到到7.68Mgsm_IF，即重构出的GSM干扰滤除信号。截取gsm_IF信号T1_UMTS～T2_UMTS时间段内的数据gsm_interference，与在T1_UMTS～T2_UMTS时间段内的GSM&UMTS频谱交叠信号，即umts_overlatp做相减抵消处理，

umts_sic＝umts_overlap-gsm_interference.........10

那么，umts_sic即为我们需要的GSM扩频滤除信号。

通过扩频信号基带解调模块解调经过抵消处理后的GSM扩频滤除信号umts_sic，并将处理后的umts_sic发送到扩频信号基站控制器；

本发明提出的一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置，该方法以系统接收机想接收的信号为扩频信号，相应地，双模通信系统中的另一路信号则为该扩频信号的干扰信号，干扰信号与扩频信号是相对的。利用频谱交叠信号中两路信号交叠的特点，对频谱交叠信号进行干扰信号基带解调，干扰信号重构，重构出干扰滤除信号，重构出的干扰滤除信号是几乎没有扩频信号干扰的干扰信号。利用干扰滤除信号，对经延时处理后的频谱交叠信号进行抵消处理。如此，则最大程度地消除了频谱交叠信号中的干扰信号，克服了现有线性预测时域干扰抑制技术的不足，保证了扩频信号的容量，提高了系统接收机的性能。

本发明还提供一种双模通信系统的频谱干扰抵消方法，如图9所示，具体包括以下步骤：

S1：接收机接收双模通信系统中的频谱交叠信号；

S2：所述接收机对接收到的所述频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理和延时处理；

S3：所述接收机对经干扰信号基带解调处理后得到的干扰基带信号进行干扰信号重构处理；

S4：所述接收机将经干扰信号重构处理后得到的干扰滤除信号与经第一延时处理后的所述频谱交叠信号进行干扰抵消处理；

在本发明的一种实施例中，在进行干扰信号基带解调处理时，如图10所示，具体处理步骤为：

S21：接收机将频谱交叠信号；

S22：接收机对所述频谱交叠信号进行第一次移频处理，得到第一干扰移频信号；

S23：接收机对所诉第一干扰移频信号进行低通滤波处理，得到干扰滤波信号；

S24：接收机对经低通滤波处理后得到的干扰滤波信号并进行数字下变频处理，得到干扰下变频信号；

S25：接收机接收所述干扰下变频信号并进行解调处理，得到干扰解调信号；

S26：接收机存储上述解调处理后得到的干扰解调信号；

S27：接收机对存储模块内缓存的干扰解调信号进行译码处理从而得到源信息，即干扰基带信号；

在本发明的一种实施例中，在进行干扰信号重构时，如图11所示，具体处理步骤包括：

S31：接收机接收经干扰基带解调模块处理完后得到的干扰基带信号，并进行编码处理和调制处理，得到干扰调制信号；同时，接收机接收经数字下变频模块处理后得到的干扰下变频信号，并对其进行第二延时处理；

S32：接收机根据接收到的所述干扰调制信号和第二延时处理后的干扰下变频信号，估计信道响应，得到干扰估计信号；

S33：接收机依据所述干扰调制信号和所述干扰估计信号，进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号；

S34：接收机对所述干扰重构基带信号进行数字上变频处理，得到干扰上变频信号；

S35：接收机对所述干扰上变频信号进行第二移频处理，得到干扰滤除信号；

实施例5：

实际上，得到干扰滤除信号的过程可以分为两个步骤，首先是对频谱交叠信号进行干扰信号基带解调，其次是对解调后得到的干扰基带信号进行干扰信号的重构，得到干扰滤除信号。干扰信号重构模块正是利用干扰信号基带解调模块解调后得到的干扰基带信号进行干扰滤除信号的重构的。在进行干扰信号重构时，又可以分为两个部分，即干扰重构基带信号的重构和对重构出的干扰重构基带信号进行上采样处理和第二移频处理。由实施例2、3可以知道，由频谱交叠信号到干扰重构基带信号的过程中，需要对解调出来的干扰下变频信号依次进行解调处理，数据存储、以及译码处理，编码处理以及调制处理，如此处理的结果就是在重构出干扰重构基带信号的时延较大。对于GSM&UMTS双模通信系统来说，处理一个语音用户，即20ms的语音块的时延就达到了37.5ms，对于某些时延要求高的UMTS业务难以满足要求的缺点，因此，提出了实施例5的优化方法，即对解调子模块解调出来的GSM干扰解调信号的每个突发比特数据不再进行缓存，而对干扰解调信号的每个突发比特直接进行重构，即采用逐突发的方式进行干扰重构基带信号的重构。如图12所示，干扰重构基带信号重构的具体步骤为：

S01：对GSM干扰下变频信号进行解调处理，具体为，首先将GSM干扰下变频信号进行成型滤波，然后进行信道估计和MLSE均衡处理，将GSM干扰下变频信号由符号映射到比特。每个突发对应的比特信息作为一个处理数据块。同时，对干扰下变频信号进行第三延时处理。

S02：将上述得到的突发比特数据重新调制到一个突发脉冲，不同载波上的多个用户的数据调制映射到1个TDMA帧的同一个时隙位置，重构出一个时隙上的GSM干扰调制信号。

S03：利用第三延迟处理后得到的GSM干扰延时信号和经调制处理后的GSM干扰调制信号估计信道响应，得到GSM干扰估计信号。

S04：根据信道估计处理后的GSM干扰估计信号和调制处理后的GSM干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，恢复经历信道衰落和消除扩频信号干扰的GSM干扰重构基带信号。

对采用逐突发方式重构出来的GSM干扰重构基带信号进行数字上变频处理和第二移频处理，由此得到GSM干扰滤除信号。

采用逐突发的方式重构出的GSM干扰调制信号与非逐突发方式重构出的GSM干扰调制信号可能会不同。由此而产生的GSM干扰估计信号可能会不同。因此，采用逐突发的方式和非逐突发方式重构出的GSM干扰重构基带信号可能会不同。

采用实施例5的方法重构GSM干扰重构基带信号，突发重构模块以一个突发时隙为单位重构GSM干扰重构基带信号，处理一个突发时延为0.557ms，远低于完全处理一个20ms语音块的时间，提高干扰抵消装置处理实时业务能力。同样地，在进行其他信号的干扰重构基带信号重构时，我们也可以采用这种逐突发的重构方式，这样既能达到重构干扰重构基带信号的目的，同时又减小了在重构干扰重构基带信号过程中产生的时延。

本发明提出的一种双模通信系统的频谱干扰抵消方法，可以用在GSM&UMTS、GSM&CDMA和GSM&LTE双模通信系统中，上述中给出了GSM&UMTS中，GSM信号为干扰信号时的处理方法，若为了提高GSM接收机的系统性能时，我们则需要根据频谱交叠信号重构出UMTS干扰滤除信号，再进行相应的干扰抵消处理。若是运用在GSM&CDMA中，为提高CDMA信号接收机的系统性能时，则也需要根据GSM&CDMA频谱交叠信号重构出GSM干扰滤除信号，再与延时后的GSM&CDMA频谱交叠信号进行干扰抵消处理，以此类推。因此，所述频谱交叠信号包括GSM&UMTS交叠信号、GSM&CDMA交叠信号和GSM&LTE交叠信号三种频谱交叠组合，若干扰滤除信号为三种频谱交叠组合中其中任一组合中的一种时，扩频滤除信号则为所述任一组合中的另一种。

同时，本发明还提供了一种包括频谱交叠信号处理装置，扩频信号基带解调装置，扩频信号基站控制器，干扰信号基站控制器，以及频谱干扰抵消装置的频谱干扰抵消系统。该频谱干扰抵消系统中的频谱交叠信号处理装置接收原始频谱交叠信号，并进行射频、中频处理，得到频谱交叠信号；频谱干扰抵消装置接收频谱交叠信号并进行干扰抵消处理，并将得到的干扰基带信号发送给干扰信号基站控制器，将得到的扩频滤除信号发送给扩频信号基带解调装置；扩频信号基带解调装置对扩频滤除信号进行基带解调，并将处理后得到的扩频基带解调信号发送给扩频信号基站控制器。

利用该频谱干扰抵消系统，即可以对双模通信系统频谱交叠信号中的干扰信号进行干扰抵消处理。如此，则最大程度地消除频谱交叠信号中的干扰信号，克服了现有线性预测时域干扰抑制技术的不足，保证了扩频信号的容量，提高了系统接收机的性能。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种双模通信系统的频谱干扰抵消装置，其特征在于，所述装置包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次相连的干扰信号基带解调模块、干扰信号重构模块；所述第二支路包括依次相连的延时处理模块、干扰抵消模块；

所述干扰信号基带解调模块用于对接收的频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理，得到干扰基带信号，所述干扰信号重构模块用于对所述干扰基带信号进行干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号，并将所述干扰滤除信号发送至所述干扰抵消模块；

所述延时处理模块用于对接收到的频谱交叠信号进行第一延时处理，并将第一延时处理后的频谱交叠信号发送至所述干扰抵消模块，所述干扰抵消模块利用所述干扰滤除信号对所述延时处理后的频谱交叠信号进行干扰抵消处理，得到扩频滤除信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述干扰信号基带解调模块包括依次相连的第一移频子模块、低通滤波子模块、数字下变频子模块、解调子模块，数据存储子模块，译码子模块，以对接收到的所述频谱交叠信号依次进行第一移频处理、低通滤波处理、数字下变频处理、解调处理、数据存储、译码处理，得到所述干扰基带信号。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述干扰信号重构模块包括第三支路和第四支路，所述第三支路包括依次相连的延时子模块、信道估计子模块，所述第四支路包括依次相连的编码子模块、调制子模块；

所述编码子模块对所述干扰基带信号进行编码处理，得到干扰编码信号，所述调制子模块对所述干扰编码信号进行调制处理，得到干扰调制信号；

所述延时子模块对接收到的经所述数字下变频子模块处理后得到的干扰下变频信号进行第二延时处理，得到干扰延时信号；所述信道估计子模块利用所述干扰延时信号和所述干扰调制信号进行信道估计，得到干扰估计信号；

所述干扰信号重构模块还包括依次相连的干扰重构滤波子模块，数字上变频子模块和第二移频子模块；所述干扰重构滤波子模块对接收到的所述干扰估计信号和所述干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号，所述数字上变频子模块对所述干扰重构基带信号进行数字上变频处理，得到干扰上变频信号，所述第二移频子模块对所述干扰上变频信号进行第二移频处理，得到干扰滤除信号。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述干扰重构滤波子模块包括滤波器系数估计单元、滤波器系数调整单元、功率估计单元、噪声估计单元、重构滤波单元；

所述滤波器系数估计单元，利用接收到的经所述解调子模块处理后得到的干扰解调信号的导频信息和所述干扰估计信号的导频信息来估计滤波器系数，得到滤波器估计系数；

所述功率估计单元，用于接收所述干扰估计信号，并进行功率估计，得到所述干扰估计信号的功率；

所述噪声估计单元，用于接收重构滤波过程中的所有噪声，并进行噪声系数估计，得到噪声估计系数；

所述滤波器系数调整单元，利用所述滤波器估计系数和所述噪声估计系数进行滤波器系数调整，得到滤波器调整系数；

所述重构滤波单元，利用所述干扰调制信号和所述滤波器调整系数进行重构滤波处理，得到干扰重构基带信号。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述频谱交叠信号包括GSM&UMTS交叠信号、GSM&CDMA交叠信号和GSM&LTE交叠信号三种频谱交叠组合，若所述干扰滤除信号为所述三种频谱交叠组合中其中任一组合中的一种时，所述扩频滤除信号则为所述任一组合中的另一种。

6.一种双模通信系统的频谱干扰抵消方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：接收机接收双模通信系统中的频谱交叠信号；

B：所述接收机对接收到的所述频谱交叠信号进行干扰信号基带解调处理，得到干扰基带信号；

C：所述接收机对所述干扰基带信号进行干扰信号重构处理，重构出干扰滤除信号；

D：所述接收机利用所述干扰滤除信号对经第一延时处理后的所述频谱交叠信号进行干扰抵消处理，得到扩频滤除信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B中进行干扰信号基带解调处理时，进一步包括：所诉接收机将接收到的所述频谱交叠信号依次进行第一移频处理、低通滤波处理、数字下变频处理、解调处理、数据存储和译码处理，得到所述干扰基带信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C中进行干扰信号重构处理时，进一步包括：

C1：所述接收机对所述干扰基带信号依次进行编码处理、调制处理，得到干扰调制信号；同时，所述接收机还对接收到的经所述数字下变频子模块处理后得到的干扰下变频信号进行第二延时处理，得到干扰延时信号，并利用所述干扰延时信号和所述干扰调制信号进行信道估计，得到干扰估计信号；

C2：所述接收机对接收到的所述干扰估计信号和所述干扰调制信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号；

C3：所述接收机对所述干扰重构基带信号依次进行数字上变频处理、第二移频处理，得到干扰滤除信号。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C中进行干扰信号重构处理时，进一步包括：

C11：所述接收机对经数字下变频处理后得到的干扰下变频信号进行解调和第三延时处理，分别得到干扰解调信号和干扰延时信号；

C12：所述接收机对所述干扰解调信号进行调制，得到干扰调制信号；

C13：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述干扰延时信号估计信道响应，得到干扰估计信号；

C14：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述干扰估计信号进行干扰重构滤波处理，得到干扰重构基带信号；

C15：所述接收机对所述干扰重构基带信号依次进行数字上变频处理、第二移频处理，得到干扰滤除信号。

10.如权利要求8-9任一所述的方法，其特征在于，所述步骤C2中进行干扰重构滤波处理时，进一步包括：

C21：所述接收机利用接收到的经所述解调子模块处理后得到的干扰解调信号的导频信息和所述干扰估计信号的导频信息进行滤波器系数估计，得到滤波器估计系数；

C22：所述接收机利用接收到的所述干扰估计信号进行功率估计，得到所述干扰估计信号的功率；

C23：所述接收机对重构滤波过程中的所有噪声进行噪声系数估计，得到噪声估计系数；

C24：所述接收机利用所述滤波器估计系数和所述噪声估计系数进行滤波器系数调整，得到滤波器调整系数；

C25：所述接收机利用所述干扰调制信号和所述滤波器调整系数进行重构滤波处理，得到干扰重构基带信号。

11.一种双模通信系统的频谱干扰抵消系统，包括频谱交叠信号处理装置，扩频信号基带解调装置，扩频信号基站控制器，干扰信号基站控制器，其特征在于，还包括如权利要求1所述的频谱干扰抵消装置；

所述频谱交叠信号处理装置接收原始频谱交叠信号，并进行射频、中频处理，得到频谱交叠信号；所述频谱干扰抵消装置接收所述频谱交叠信号并进行干扰抵消处理，并将得到的干扰基带信号发送给干扰信号基站控制器，将得到的扩频滤除信号发送给所述扩频信号基带解调装置；所述扩频信号基带解调装置对所述扩频滤除信号进行基带解调，并将处理后得到的扩频基带解调信号发送给扩频信号基站控制器。

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