CN101997795B - 降低多载波相互干扰的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低多载波相互干扰的方法，包括：调整被调信号的相位；将基带信号调制到所述被调信号上；判断是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述被调信号的相位，能正确解调时，将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。本发明同时公开了一种降低多载波相互干扰的装置。本发明在多载波相邻配置情况下对性能的改善尤为明显，并使得同一个无线信号覆盖区域可以有多载波同时工作，大大提高了频谱利用率。

Description

降低多载波相互干扰的方法与装置
技术领域
本发明涉及通信系统中多载波相互干扰的处理技术，尤其涉及一种降低多载波相互干扰的方法与装置。
背景技术
目前无线通信系统多能支持多载波工作模式，多载波模式是指发射和接收都将是多个单载波的合波。例如对800MHz频段的CDMA2000lx通信系统而言，单载波的带宽是1.23MHz，相邻载波中心频率间隔1.23MHz，那么多个载波例如三载波相邻配置时候就是三个1.23MHz带宽的单载波共同组成一个占用带宽约3.69MHz的合波，三个载波的中心频率可以分别设置为871.11MHz，872.34MHz，873.57MHz(也可以是其它频率)。图1为码分多址(CDMA，CodeDivision Multiple Access)系统中频域相邻的三载波出现的载波干扰示意图，如图1所示，图中第一个载波的频点为871.11MHz，第二个载波频点为872.34MHz，第三个载波的频点为873.57MHz。多载波模式中会出现一个载波的部分信息混叠到相邻的载波内，即出现了多载波间的相互干扰，载波相邻配置时尤为明显。从图1中可以看到两个阴影区域即为载波的混叠区域，即第一个载波的部分信息混叠到第二个载波中，同时第二个载波中的部分信息混叠到第一个载波中。第二个载波和第三个载波也出现类似情况。一个载波中混叠了另外一个载波的信息，该部分信息将成为一种干扰而影响信号的质量。由于这种干扰的存在，在接收端很可能将无法对信号作正确的解调，因此必须减小这种多载波间的相互干扰，这种干扰对CDMA系统中的EV-DO信号的影响表现尤为突出。当然，在WCDMA和TD-SCDMA等系统中也存在类似的多载波干扰问题。
在CDMA、WCDMA和TD-SCDMA等系统中，当在多载波工作模式下的时候，为了保证通信的质量，必须减小多载波之间的相互干扰的影响。目前业界尚无对无线通信系统中多载波相互干扰的解决方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低多载波相互干扰的方法与装置，能明显降低相邻载频的多载波相互干扰。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种降低多载波相互干扰的方法，其特征在于，包括：
调整被调信号的相位；
将基带信号调制到所述被调信号上；以及
判断是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述被调信号的相位，能正确解调时，将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
优选地，调整被调信号的相位，具体为：对各载波的被调信号的相位同时进行调整。
优选地，调整被调信号的相位，具体为：对各载波的被调信号依次进行调整。
优选地，所述基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到最后一级输出的调制信号能正确解调出所述基带信号时，将各级调制所确定出的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
优选地，所述被调信号的相位包括所述被调信号的载频、所述被调信号的初始相位。
优选地，所述调整被调信号的相位为，调整所述被调信号的初始相位。
一种降低多载波相互干扰的装置，包括：
调整单元，用于调整被调信号的相位；
调制单元，用于将基带信号调制到所述被调信号上；
解调单元，用于对所述调制单元调制后的被调信号进行解调；
判断单元，用于判断所述解调单元是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发所述调整单元继续调整所述被调信号的相位，能正确解调时，触发确定单元；以及
确定单元，用于将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
优选地，所述调整单元对各载波的被调信号的相位同时进行调整。
优选地，所述调整单元对各载波的被调信号依次进行调整。
优选地，所述基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，所述调整单元逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到所述判断单元确定最后一级输出的调制信号能正确解调出所述基带信号时，所述确定单元将各级调制所确定出的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
优选地，所述被调信号的相位包括所述被调信号的载频、所述被调信号的初始相位。
优选地，所述调整单元调整所述被调信号的初始相位。
通过以上技术方案，本发明实现了以下有益效果：可以较好的解决无线通信系统中多载波信号的相互干扰问题，尤其对于CDMA系统中多载波EV-DO信号之间的相互干扰。在多载波相邻配置情况下对性能的改善尤为明显。这样使得同一个无线信号覆盖区域可以有多载波同时工作，大大提高了频谱利用率，提高无线规划的灵活性，提高小区的业务容量、传输速率和服务质量，改善了用户体验。
附图说明
图1为CDMA系统中频域相邻的三载波出现的载波干扰示意图；
图2为无线通信系统中对单载波调制方式示意图；
图3为本发明多载波的调制方式的示意图；
图4为本发明降低多载波相互干扰的方法的流程图；
图5为本发明选参数装置的结构示意图；
图6为本发明利用选参数装置调整被调信号的结构示意图；
图7为本发明载波多级调制时降干扰处理装置的结构示意图；
图8为本发明降低多载波相互干扰的装置的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：在多载波系统中，特别是频域相邻的多载波之间，载波间会存在相互干扰。本发明通过调整各载波的被调信号的相位，使多载波之间的干扰控制在能正确解调出调制信号中的有效信号的水平。由于被调信号的相位与载波的载频及初始相位相关，而载波的载频基本被通信系统所规划好的，属于不可调的参数，因此，本发明主要通过被调信号的初始相位的调整来降低多载波之间的干扰。本发明方案实现简单且实用。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
现代无线通信系统中的发射信号是通过将信息调制到被调信号上来实现信息传输的，其中，被调信号可以由数字控制振荡器(NCO，Numerical ControlOscillator)或模拟振荡器等装置产生。调制过程可以由调制器如实数调制器、复数调制器或正交调制器等多种类型的调制器来完成。
反映被调信号特性的参数有很多，频率和相位是其中两个。例如，被调信号C(t)可以表示为：C(t)＝A×cos(2πft+θ)+j×A×sin(2πft+θ)。其中A为幅度，f为载波频率，θ为被调信号的初始相位，(2πft+θ)为被调信号的相位，它是一个频率f、时间t和初始相位θ的函数，本发明中统一用W(t，f，θ)来表示，简称为W。如果是实数调制，只需要使用C(t)中的实部。
传统的多载波无线通信系统中只对被调信号的频率做出指定，而并没有通过对被调信号的相位W做出特别的指定来达到减少载波间干扰的目的。
而被调信号的相位W是一个频率f，时间t和初始相位θ的函数，其中t是一个时刻的变化量，表示了信号的特性，不可控。f和θ是二个受控的变量，可以通过改变其中任何一个或同时改变二个变量来达到调节被调信号相位W的目的。在无线通信系统中，对发射的载波位置有较严格的要求，因而f的偏移范围相对较窄灵活性弱，而初始相位θ具有较大的调节范围和灵活性。本发明的技术方案正是针对这一特点而提出的。
以下通过附图进一步阐明这一点。
图2为无线通信系统中对单载波调制方式示意图，如图2所示，图中包括两个部件即调制器200和被调信号发生器201。调制器200用于将输入信号x调制到被调信号上得到输出信号y，调制器200是无线通信系统中常用的实数调制器、复数调试器或正交调制器等。被调信号发生器201是按照输入参数完成被调信号的产生。图中仅给出了两个输入参数，频率输入参数f和相位输出参数θ。传统的调制方式中并没有根据输入信号的参数和输出信号能否解调出有效信号来对被调信号相位做特别的指定来达到减少载波间干扰的目的，所以图中相位θ并不是输入信号x和输出信号y的函数。
图3为本发明多载波的调制方式的示意图，如图3所示，图中同样包括两个部件即调制器300和被调信号发生器301，其功能与图2中的调制器200和被调信号发生器201相同，但输入到被调信号的相位和频率参数是输入信号x和输出信号y的函数，不同于传统的信号调制过程中不对被调信号相位做特别的指定。本发明通过图3的调制方式，有选择性的设置被调信号相位，达到减小载波间相互干扰影响的目的。
图4为本发明降低多载波相互干扰的方法的流程图，如图4所示，本发明降低多载波相互干扰的方法包括以下步骤：
步骤401：对输入参数进行设置。输入参数包括表示输入信号的相关参数。例如：输入载波的类型，本示例中是CDMA 1X信号；输入载波数目，本示例中是三载波；输入载波位置信息，本示例中是相邻配置设定的871.11MHz、872.34MHz、873.57MHz；输入被调信号的初始相位参数，本例中载波的初始相位将通过一个随机系列发生器的函数获得，并在第一次开始将发生器种子都设置为0。通过种子0获得的三个载波相位初值作为输入参数；输入载波对应的第一级被调信号的频率参数，本例中是相邻配置为-1.23MHz，0MHz，1.23MHz。
图5为本发明选参数装置的结构示意图，如图5所示，本发明选参数装置工作时需要的几个输入参数有：输入信号的类型参数n，输入信号的信号数目m，输入信号的位置信息k，被调信号初始相位θ，输入的反馈信号和被调信号的初始频率参数F。实际使用中根据不同的系统或者载波情况，可以只用部分或者全部的输入参数。本发明选参数装置的输出参数包括被调信号相位参数W，被调信号的频率参数f和选参数结果指示信号。结果指示信号表示了选参数装置的一个工作状态，结束状态还是正在运行状态。该装置按照图3所示的选参数方式(即对被调信号的初始相位不断进行调整，以确定调制到被调信号上的基带信号是否能被正确解调)的原理工作，既可以在系统运行前使用，也可以在系统运行过程中使用。
图6为本发明利用选参数装置调整被调信号的结构示意图，如图6所示，调制器组用于实现多载波的调制，可以是无线通信系统中采用的各种类型的调制器。调制器组具有两组输入信号，一组是输入的载波信号(基带信号)x1...xm，另外一个是被调信号发生器输出的是被调信号1......m。合波器用于将调制后的m个单载波合波。耦合器用于将输出信号反馈到选参数装置中，作为选参数装置的一个输入参数。连同其它的输入参数一起，选参数装置将按照一定的优化算法进行相位参数的选取。最后将选择好的相位参数W和频率参数f设置到被调信号发生器中。本发明中还包括解调器(图中未示出)，以对最后输出的调制后的信号进行解调，可将最后输出的调制后信号复用后输入到解调器中，解调器的解调结果输入到本发明的选参数装置中，作为是否继续调整被调后信号的初始相位的依据。解调器选用现有的解调器即可。
本发明通过设置解调装置来解调出被调制的基带信号，与预先配置的基带信号进行比较，如果相同则认为各载波之间的干扰符合通信要求，否则不符合通信要求，继续调整各载波的初始相位值，直到能正确解调出基带信号。该解调装置可以通过硬件或者软件实现，可以是现有的任何一种解调器或通过解调算法实现的软件。
步骤402：解调被被调信号调制的基带信号。信号解调的过程是信号调制的逆过程，即通过信道估计等确定出被被调信号，再解调出基带信号。
步骤403：将步骤402中解调出的基带信号与预先配置的基带信号的比较结果作为被调信号的相位选择的依据。如果解调出的基带信号与预先配置的基带信号相同，则退出相位调整流程，进入到步骤405中，否则进入到步骤404：调整步进量(调整量)，并返回步骤401进一步调整被被调信号的初始相位。
被调信号初始相位的调整算法是一个不断循环的过程，直到解调出的基带信号满足要求时才会退出循环。以下详细说明本发明的初始相位调整过程。
首先按照被调信号的频率参数从大到小依次给出从大到小的编号。如本示例中-1.23MHz对应的编号为1，0MHz对应的编号为2，1.23MHz对应的编号为3；被调信号相位设置优先级的高低将按照被调信号的编号来进行确定。如果是相邻配置，那么编号最低的优先级最低，编号最高的优先级次之，其它编号的优先级按照编号的大小顺序从大到小排列。如果载波是非相邻配置，那么被调信号编号即为优先级，越大优先级越高。设置完成后将得到一个优先级和被调信号编号一一对应且由高到低排列的数组。本示例针对的是载波的载频连续的情形，因此各个编号的被调信号对应的优先级为：编号1对应的是1，编号2对应的是3，编号3对应的是2。优选级数字越大优先级越高。
初始相位调整时，需要设置每次调整的步进量(调整量)，本发明设置的粗调步进量为20°，不能满足要求时逐步缩小步进量，直到确定出合适的初始相位为止。
以步进量为20°为例说明本发明是如何实现载波的初始相位调整的。分别改变载波1、2、3的初始相位(一般以初始相位为0°开始)值，注意，这里载波的初始相位改变，并非是三个载波的初始相位改变完全相同，每次调整载波初始相位时，三个载波之间的相位是不能完全相同的，如果三个载波的初始相位始终相同，相当于三个载波的初始相位始终为0°，其之间的干扰情况将始终相同，这种相位调整是没有意义的。本发明即是确定每个载波对应的每一相位值(以步进量的整数倍为增量)与其他载波对应的每一相位值(以步进量的整数倍为增量)之间的干扰最小的情况，并将干扰最小的初始相位(当前被调信号的相位值)作为基带信号的被调信号的初始相位。
如前所述，各载波初始相位的改变值可通过前述的选参数装置实现，只要按设定的程序为各载波设定相应的载波增减标识(以前述的步进量的整数倍为增量)，只要将各载波之间所有的初始相位值之间的干扰情况确定即可。
当步进量为20°时，各载波之间不能确定出能同时正确解调各载波的基带信号时，调整步进量，例如调整为10°，再次按前述方式分别确定各载波之间以各种初始相位出现时，各载波之间的干扰情况(能否使各载波均能解调出基带信号)，各载波均能正确解调出基带信号的被调信号的初始相位作为各载波的基带信号的被调信号的初始相位。如果为20°时仍不能确定出各载波的基带信号的被调信号，则进一步调整步进量，例如调整为5°或1°等，仍按前述方式对各载波的初始相位进行调整，从而确定出各载波能正确解调基带信号的被调信号。
需要说明的是，上述的各载波的初始相位可以是同时调整的方式，即各载波的初始相位同时改变(各载波的初始相位不会同时相同)，从而确定出各载波均能正确解调出基带信号的被调信号。也可以对各载波的初始相位依次调整，即首先改变其中一个或两个以上的载波的初始相位，使其中的至少一个载波的初始相位不变，从而确定出各载波均能正确解调出基带信号的被调信号。不管初始相位的调整方式是如何的，确定被调信号的方式却是相同的。
需要说明的是，本发明同样适用于三个以上载波调整的情形，具体的，按前述的方式分别设定载波初始相位调整的步进量，按所设置的步进量对各载波处于各种初始相位(以步进量的整数倍为增量)的干扰情况，直到确定出各载波均能正确解调出基带信号的被调信号。
步骤405：固化载波的初始相位，即将当前确定初始相位值确定作为调制基带信号的被调信号的初始相位值。
需要说明的是，基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到最后一级输出的调制信号能正确解调出基带信号时，将各级调制所确定出的当前的初始相位作为基带信号的被调信号的初始相位。
图7为本发明载波多级调制时降干扰处理装置的结构示意图，如图7所示是m个载波n级调制的应用情况。每级的调制器组对被调信号发生器组生成的各被调信号进行调整，调整的方式与前述的调整方式类似。选参数装置的输入参数中被调信号的频率参数F扩展到m个，n组，被调信号的初始相位θ扩展到m个n组。多级调制时候可以选择性的对一级或者多级的被调信号的初始相位进行调整，其目的是使所确定出的被调信号能正确解调出基带信号。本发明中，还包括对最后一级输出的调制后信号解调的解调器(图中未示出)，可将最后一级输出的调制后信号复用后输入到对应的解调器中，解调器的解调结果输入到本发明的选参数装置中，作为是否继续调整调制后信号的初始相位的依据。解调器选用现有的解调器即可。
本发明所记载的技术方案同样适合于不同类型多载波处于多载波工作模式，如CDMA系统中的载波EV-DO信号和载波1X信号的混合配置。
对于不同通信系统中各载波之间的干扰问题，仍然按前述的方式分别设置载波的初始相位调整步进量，并对各载波处于各种相位(以步进量的整数倍为增量)时，各载波是否均能正确解调出基带信号，各载波均能正确解调出基带信号的当前初始相位作为各载波基带信号的被调信号的初始相位。不同通信系统之间的初始相位调整方式与同系统中的载波初始相位并无差异，标准仍然是各载波均能正确解调出基带信号的初始相位作为基带信号的被调信号的初始相位。
本发明所记载的技术方案同样适合其它制式的无线通信系统，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)系统和时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)系统。
图8为本发明降低多载波相互干扰的装置的组成结构示意图，如图8所示，本发明降低多载波相互干扰的装置包括调整单元80、调制单元81、解调单元82、判断单元83和确定单元84，其中，调整单元80用于调整被调信号的相位；调制单元81用于将基带信号调制到所述被调信号上；解调单元82用于对所述调制单元调制后的被调信号进行解调；判断单元83用于判断解调单元80是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发调整单元80继续调整所述被调信号的相位，能正确解调时，触发确定单元84；确定单元84用于将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。调整单元80对各载波的被调信号的相位同时进行调整。调整单元80对各载波的被调信号依次进行调整。被调信号的相位包括所述被调信号的载频、所述被调信号的初始相位。调整单元80调整所述被调信号的初始相位。
基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，调整单元80逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到判断单元84确定最后一级输出的调制信号能正确解调出所述基带信号时，确定单元84将各级调制所确定出的初始相位作为所述基带信号的被调信号的初始相位。
本领域技术人员应当理解，本发明图8所示的降低多载波相互干扰的装置是为实现前述降低多载波相互干扰的方法而设计的，图8所示装置中的各处理单元的实现功能可参照前述降低多载波相互干扰的方法中的相关描述而理解，各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过相应的逻辑电路而实现。
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。

Claims (8)

1.一种降低多载波相互干扰的方法，其特征在于，包括：
调整被调信号的初始相位；
将基带信号调制到所述被调信号上；以及
判断是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述被调信号的初始相位，能正确解调时，将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整被调信号的相位，具体为：对各载波的被调信号的相位同时进行调整。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整被调信号的相位，具体为：对各载波的被调信号依次进行调整。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到最后一级输出的调制信号能正确解调出所述基带信号时，将各级调制所确定出的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
5.一种降低多载波相互干扰的装置，其特征在于，包括：
调整单元，用于调整被调信号的初始相位；
调制单元，用于将基带信号调制到所述被调信号上；
解调单元，用于对所述调制单元调制后的被调信号进行解调；
判断单元，用于判断所述解调单元是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发所述调整单元继续调整所述被调信号的初始相位，能正确解调时，触发确定单元；以及
确定单元，用于将当前的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元对各载波的被调信号的相位同时进行调整。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元对各载波的被调信号依次进行调整。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基带信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的被调信号开始，所述调整单元逐级对所对应的被调信号的相位进行调整，直到所述判断单元确定最后一级输出的调制信号能正确解调出所述基带信号时，所述确定单元将各级调制所确定出的相位值作为所述基带信号的被调信号的相位值。
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