CN102355433A

CN102355433A - 一种物理层中继器中实现干扰抵消的方法

Info

Publication number: CN102355433A
Application number: CN201110293660XA
Authority: CN
Inventors: 吴澎
Original assignee: WUHAN JOCOMM TECHNOLOGIES CO LTD
Current assignee: WUHAN JOCOMM TECHNOLOGIES CO LTD
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开一种物理层中继器中实现干扰抵消的方法，包括：(1)采用直接信道估计，将估计值设置为干扰抵消器中的滤波器系数的初始值，完成初始捕获；(2)在初始捕获后，干扰抵消器进入跟踪状态，利用自适应滤波器自适应地跟踪信道的变化，进行干扰抵消器的滤波器系数的跟踪细调；(3)干扰抵消器中的监测装置，实时监测自适应滤波器的残余误差，当残余误差超过一定门限时，干扰抵消器由跟踪状态转入到捕获状态，进行步骤(1)的操作；然后再转入到步骤(2)的跟踪状态。本发明通过直接信道计算法和自适应滤波相结合的方法克服中继器的自激，并采用监测装置控制滤波器在捕获状态和跟踪状态之间切换，能很好的兼顾自适应滤波器的跟踪速度和稳态性能，达到总体最佳性能。

Description

一种物理层中继器中实现干扰抵消的方法

技术领域

本发明使用于一般无线通信系统，并且具体涉及物理层中继器即增强型直放站的干扰抵消的方法。

本发明所公开的方法可用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络等。术语“网络”和“系统”常被可互换地使用。

背景技术

在无线通信系统中，移动台或终端接受来自基站的信号，所述基站支持在邻近或环绕所述基站的特定地理区域内的通信链路或服务。由于地理和经济的限制，在期望覆盖区域中的一些区域内，基站的网络并不提供足够的通信业务。在所述覆盖区域内的这些“间隙”和“空洞”可以通过使用中继器而被填满。中继器可以提供通信服务给所述覆盖空洞，所述空洞先前没有被基站服务，通过转移覆盖区域的位置或者改变覆盖区域的形状，中继器还可以增大基站的覆盖区域。因此，中继器在提供无线通信的过程中充当了不可或缺的任务。

物理层中继器安装有接收基站信号的施主天线和覆盖基站盲区的重发天线，一般来说施主天线与重发天线的距离有限，因此重发天线的信号会部分耦合到施主天线，从而形成一个反馈链路，反馈链路的增益称为重发天线到施主天线的隔离度I。如果从施主天线到重发天线的增益G大于隔离度I，则形成重发天线到施主天线的正反馈，从而导致中继站的自激。中继站的自激不仅无法完成信号的中继转发功能，而且会对整个无线网络造成严重的干扰，对整个系统造成影响。

目前在实际无线系统的布设过程中，中继站的选址一般受到很多限制，从而无法将施主天线和重发天线拉开足够的距离，来增大天线的隔离度。而中继站的增益又受限于天线隔离度。因此采用干扰抵消的方法改善重发天线和施主天线的隔离度，直接关系到中继站的工作增益的最大值，从而关系到中继站的覆盖区域。更进一步，中继站自激时对整个无线网络造成严重干扰，采用干扰抵消的中继站也能大大减少这种干扰出现的概率。

发明内容

本发明提供了一种在物理层中继器中实现干扰抵消的方法，以改善中继站重发天线到施主天线的隔离度，从而使得中继站能工作在更大的增益提供更大的覆盖范围，也降低了中继站自激的发生概率。

为达到上述发明目的，本发明提出了以下的技术方案：

(1)将重发天线的发射信号延时后与施主天线的接收信号进行相关运算，完成多径信道的检测估计。利用多径信道的估计值，设置干扰抵消器中的滤波器系数的初始值，完成干扰抵消器的捕获；

(2)在完成干扰抵消器的滤波器系数的捕获后，进入到跟踪状态，采用时域或者频域的自适应滤波算法，如LMS，进行干扰抵消器的滤波器系数的跟踪细调；

(3)在干扰抵消器中设置监测装置，随时监测步骤(2)中的自适应滤波算法的残余误差。当残余误差超过一定门限时，干扰抵消器由跟踪状态转入到捕获状态，进行步骤(1)的操作；然后再转入到步骤(2)的跟踪状态；

其中，在所述步骤(1)中进行多径信道的检测估计包括以下步骤：

(11)测量重发天线发出信号到达干扰抵消器的延时值，并根据此延时值选定相关窗的起点；根据设备所处的环境确定最大多径延时扩展，此最大多径延时扩展即为相关窗长度；

(12)在相关窗长的范围内，每次移动一个采样点计算相关值，并将此相关值与预设门限比较，对每个采样点位置确定是否存在一条多径；

(13)确定反馈信道的多径信道系数，干扰抵消器中滤波器的初始系数为信道系数的负值。

在所述步骤(2)中进行自适应滤波跟踪处理包括以下步骤：

(21)施主天线接收下来的信号作为干扰抵消器的输入；

(22)重发天线发射信号经过多径信道，反馈到施主天线，与基站信号叠加，再进入干扰抵消模块。为了抵消干扰，重发天线的发射信号反馈到干扰抵消模块作为参考信号；

(23)有干扰的信号经过干扰抵消模块的处理，输出抵消后的无干扰信号；

所述步骤(3)进一步包括：

(31)监视自适应滤波算法的残余误差值，如果此残余误差持续增加，而且超过某个门限值，则说明自适应滤波器无法跟踪上此时信道的变化。切换回步骤(1)中进行捕获操作。

附图说明

图1为本发明物理层中继站的干扰抵消系统方框图；

图2为基于信号系数直接估计的干扰抵消捕获流程图；

图3为图2中相关器的详细示意图；

图4为基于自适应滤波的干扰抵消跟踪流程图；

具体实施方式

下面通过附图详细说明本发明的实现过程。

参见图1，本发明实现物理层中继器的干扰抵消的特征在于：中继器接收的射频信号包含有基站信号和重发天线经过障碍物反射到施主天线的信号，这个组合信号经过干扰抵消后，重发天线的反射信号被大部分抵消掉，基站信号和残留的重发天线反射信号被放大后，然后从重发天线上发射出去。

图2为基于信道估计的干扰抵消捕获的流程图，其工作流程如下：

步骤(11)，根据系统实现，可以事先知道从重发天线发出信号到达干扰抵消器的延时。根据此延时值及覆盖的最大多径延时扩展，选定相关窗的起点和相关窗长T；

步骤(12)，在相关窗长的范围内，计算重发天线信号与施主天线信号的L点相关值w(1)，w(2)，…，w(T)，如图3所示。并判断每一个相关值是否超过一定的门限值，如果w(i)低于门限值，则认为不存在延时为i的多径，令w(i)为零，从而减少噪声的影响；

步骤(13)，采用多径信道的估计值w(1)，w(2)，…，w(T)，将干扰抵消器的滤波器系数初始化为信道系数的负值。

图4为频域自适应干扰抵消的流程图，其工作流程如下：

步骤(21)，采用捕获状态下获得的信道估计值，作为M个频域自适应滤波器抽头系数W(k)的初始化设置；

步骤(22)，将干扰抵消模块的时域连续输入参考信号(即重发天线的发射信号)u(n)每M个组成一个块，然后级联两个数据块做N点FFT，使其转换为频域信号U(k)，并将此信号用作自适应滤波器的输入，其中N是该自适应滤波器抽头个数M的2倍；

步骤(23)，将频域信号U(k)通过自适应滤波器得到输出信号Y(k)，然后对该输出信号进行IFFT处理，使其转换为时域信号y(k)，作为干扰信号的估计值；

步骤(24)，计算被干扰信号(即施主天线接收下来的信号)r(k)减去干扰信号估计值y(k)的差值，即为干扰抵消后的信号d(k)；再产生该期望信号d(k)的频域值D(k)为下一次滤波器抽头系数迭代所使用；

步骤(25)，利用频域信号进行最小均方误差LMS计算，即根据D(k)和U(k)对W(k)进行更新，并将此更新值返回到步骤(22)。跳转到步骤(22)进行反复迭代，直至干扰被抵消；

步骤(31)，监视上述最小均方误差，如果此误差持续增加，而且超过某个门限值，则说明自适应滤波器无法跟踪上此时信道的变化。切换回步骤(11)中进行捕获操作。

上述信号处理算法与具体的通信系统体制无关，因此可以适用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络等。信号处理算法可以在FPGA、DSP或者ASIC中实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实例，本发明所主张的权利范围并不局限于此。本发明还有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种物理层中继器中实现干扰抵消的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤(1)采用直接信道估计，将估计值设置为干扰抵消器中的滤波器系数的初始值，完成初始捕获；

步骤(2)在初始捕获后，干扰抵消器进入跟踪状态，利用自适应滤波器自适应地跟踪信道的变化，进行干扰抵消器的滤波器系数的跟踪细调；

步骤(3)干扰抵消器中的监测装置，实时监测自适应滤波器的残余误差，当残余误差超过一定门限时，干扰抵消器由跟踪状态转入到捕获状态，进行步骤(1)的操作；然后再转入到步骤(2)的跟踪状态。

2.根据权利要求1的方法，其中，物理层中继器的直接信道估计适用于：无线通信网络。

3.根据权利要求1的方法，其中，物理层中继器的直接信道估计适用于：码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络或单载波FDMA(SC-FDMA)网络。

4.根据权利要求2或3的方法，其中，物理层中继器的直接信道估计采用时域相关法或频域相关法。

5.根据权利要求1的方法，其中，自适应滤波器采用自适应迭代的方法获得渐进的逼近最小均方误差的解。

6.根据权利要求1的方法，其中，自适应滤波器采用时域LMS算法，Block LMS算法，频域LMS算法，RLS算法或卡尔曼滤波。

7.根据权利要求1的方法，其中，干扰抵消器的监测装置可以监测有关当前自适应滤波器的跟踪状态的量，通过监测值判断当前自适应滤波器是否能够地跟踪上信道的变化，从而能将干扰信号尽可能的抵消掉。

8.根据权利要求7的方法，其中，干扰抵消器的监测装置监测的有关当前自适应滤波器的跟踪状态的量是自适应滤波器残余误差。

9.根据权利要求8的方法，其中，自适应滤波器残余误差是利用LMS算法获得的均方误差。