CN102984103B

CN102984103B - 扩频系统中的信号处理方法及装置

Info

Publication number: CN102984103B
Application number: CN201110264020.6A
Authority: CN
Inventors: 罗霄军; 赵辉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: CN102984103A; US8989234B2; US20140177677A1; EP2755328A4; EP2755328B1; EP2755328A1; WO2013034067A1

Abstract

本发明实施例提供一种扩频系统中的信号处理方法及装置，方法包括：对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得对应的第一频域信号；将所述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号；对所述第二频域信号进行反时频变换，获得对应的第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理。本发明实施例通过将经过采样和时频变换获得的第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号，能够避免现有技术中将一定数目频点的频域信号置零而导致的不但滤除了NBI信号，还滤除了SS信号这一有用信号的问题，从而提高了信号接收的可靠性。

Description

扩频系统中的信号处理方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种扩频系统中的信号处理方法及装置。

背景技术

扩频系统采用远大于信息带宽的频带进行数据传输，具有抗窄带干扰、抗多径衰落、保密性好、频谱利用率高、适用于蜂窝网络等优势，成为无线通信中得到广泛应用的一类技术。例如：宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，简称WCDMA)系统中，接收端设备可以采用变换域抑制方式，对窄带干扰(Narrow Band Interference，简称NBI)信号进行抑制。

现有技术中，接收端设备可以根据NBI信号的带宽和强度，获得由采样数据变换得到的频域信号中待置零的频点个数2M，然后将检测出的干扰中心频点左右各M个频点的频域信号置零，然后对变换得到的时域信号进行解扩处理。

然而，现有技术中的变换域抑制方式将2M个频点的频域信号置零，使得不但滤除了NBI信号，还滤除了扩频(Spread Spectrum，简称SS)信号这一有用信号，导致了信号接收的可靠性降低。

发明内容

本发明实施例提供一种扩频系统中的信号处理方法及装置，用以提高信号接收的可靠性。

本发明一方面提供了一种扩频系统中的信号处理方法，包括：

对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得对应的第一频域信号；

将所述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号；

对所述第二频域信号进行反时频变换，获得对应的第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理。

本发明另一方面提供了一种扩频系统中的信号处理装置，包括：

变换单元，用于对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得对应的第一频域信号；

取模单元，用于将所述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号；

处理单元，用于对所述第二频域信号进行反时频变换，获得对应的第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过将经过采样和时频变换获得的第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号，能够避免现有技术中将一定数目频点的频域信号置零而导致的不但滤除了NBI信号，还滤除了SS信号这一有用信号的问题，从而提高了信号接收的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的信号处理方法的流程示意图；

图2为测试用的WCDMA系统中接收端设备输入输出波形对比示意图；

图3为本发明另一实施例提供的信号处理装置的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的信号处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的信号处理方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的信号处理方法可以包括：

101、对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得对应的第一频域信号；

具体地，首先，对接收到的第一时域信号可以按照一定速率进行采样，例如：取其中一个长度为N的窗口内的采样数据[r₁，r₂，r₃，……，r_N-1，r_N，]^T。然后，进行时域到频域的变换(即时频变换)，获得对应的第一频域信号[R₁，R₂，R₃，……，R_N-1，R_N，]^T。

其中，上述接收到的第一时域信号包括时域SS信号、时域噪声信号和时域NBI信号；相应地，上述获得的频点k(即第k个子载波)上的第一频域信号R_k包括频点k上的频域SS信号S_k、频点k上的频域噪声信号N_k和频点k上的频域NBI信号I_k，即R_k＝S_k+N_k+I_k(k＝1，2，...，N)。

102、将上述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号；

例如：对上述第一频域信号进行取模运算其中，为频点k上的第二频域信号，R_k为频点k上的第一频域信号，Th为预设阈值。对于二进制的频域信号，上述取模的操作可以简化成截取低位比特的操作。

由于NBI信号的强度远远大于SS信号和噪声信号的强度，所以进行取模能够将大部分的强度很大的NBI信号滤除掉，而保留绝大部分的强度较小的SS信号和噪声信号。

频点k(即第k个子载波)上的第二频域信号包括取模后频点k上的频域SS信号取模后频点k上的频域噪声信号和取模后频点k上的频域NBI信号即(k＝1，2，...，N)。

进一步地，在102之前，还可以进一步设置上述预设阈值，以使当不存在NBI时，接收到的第三时域信号经过采样和时频变换获得的第三频域信号的幅度大于上述预设阈值的虚警概率(，即虚警概率PF可以用下述公式表示

P_{F} = P {| Real {R_{k}} | > Th} + P {| Imag {R_{k}} | > Th} = 2 erfc (\frac{Th}{\sqrt{2} σ_{k}}) .

也就是当不含窄带干扰时，预设阈值Th应保证没有干扰的频点尽可能无损伤，即要保证足够小的虚警概率。

以宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称WCDMA)系统为例，当不存在NBI时，获得的频点k(即第k个子载波)上的频域信号R_k包括频域SS信号S_k和频域噪声信号N_k，即R_k＝S_k+N_k(k＝1，2，...，N)。由于WCDMA系统中的频域信号为功率谱密度均匀的宽频谱信号，因此可以将频域SS信号S_k近似看作是复高斯分布，则频点k上的频域信号R_k的实部和虚部均服从正态分布其中，为频域信号R_k的能量，

σ_{k}^{2} = N (σ_{s}^{2} + σ_{n}^{2}) / 2 .

103、对上述第二频域信号进行反时频变换，获得对应的第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理。

其中解扩处理可以将第二时域信号乘以扩频时使用的扩频码(例如：伪随机序列等)，从而恢复出扩频之前的信号。

可选地，上述时频变换可以为傅里叶变换，例如：快速傅里叶变换(FastFourier Transform，简称FFT)；相应地，上述反时频变换则为反傅里叶变换，例如：快速傅里叶反变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称IFFT)。

可选地，上述时频变换可以为拉氏变换；相应地，上述反时频变换则为反拉氏变换。

可选地，上述时频变换可以为Z变换；相应地，上述反时频变换则为反Z变换。

可以理解的是：上述傅里叶变换、拉氏变换、Z变换的实质是将一个信号的时域表示形式映射到一个频域表示形式，只不过各自所采用的映射规则不同，具体映射规则可以参见现有技术中的相关描述，此处不再赘述；类似地，对应的反傅里叶变换、反拉氏变换、反Z变换的实质也不再赘述。

本实施例中，通过将经过采样、时频变换之后采样和时频变换获得的第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号，能够避免现有技术中将一定数目频点的频域信号置零而导致的不但滤除了NBI信号，还滤除了SS信号这一有用信号的问题，从而提高了信号接收的可靠性。

为了进一步说明本发明实施例提供的信号处理方法的有益效果，下面将在WCDMA系统的下行链路中，测试该WCDMA系统的NBI信号的抑制性能。测试用的WCDMA系统按照WCDMA标准搭建，接收端设备对接收到的信号进行2倍过采样，带宽为3.84×2MHz。WCDMA系统中的信号的帧长为10ms，扩频比为4，采用1/3的Turbo编码。NBI信号建模为全球移动通信(Global System for Mobile Communications，简称GSM)系统的信号，带宽为200kHz，干扰中心频率与WCDMA中心频率的距离设为0MHz，信道为高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，简称AWGN)信道，干扰噪声功率比(Interference to Noise Ratio，简称INR)设置为固定25dB。接收端设备每次处理的数据段长度(也即FFT窗口大小)为N＝256，采用本发明实施例提供的信号处理方法对信号进行处理，用以抑制NBI信号。

图2给出了测试用的WCDMA系统中接收端设备输入输出波形对比示意图，输入信号A为WCDMA系统的信号以及高斯白噪声信号的叠加，输入信号B为GSM系统的信号、WCDMA系统的信号以及高斯白噪声信号的叠加，输出信号C为采用本发明实施例提供的信号处理方法对信号进行处理之后的信号。从图2中可以看出，NBI得到了较大幅度的抑制。

需要说明的是：对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

图3为本发明另一实施例提供的信号处理装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的信号处理装置可以包括变换单元31、取模单元32和处理单元33。其中，

变换单元31用于对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得对应的第一频域信号；具体如：变换单元31接收到的第一时域信号包括时域扩频SS信号、时域噪声信号和时域窄带干扰NBI信号，获得对应的频点k上的第一频域信号R_k包括频点k上的频域SS信号S_k、频点k上的频域噪声信号N_k和频点k上的频域NBI信号I_k，R_k＝S_k+N_k+I_k(k＝1，2，...，N)；

取模单元32用于将变换单元31获得的上述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号；具体如：取模单元32对第一频域信号进行取模运算其中为频点k上的第二频域信号，R_k为频点k上的第一频域信号，Th为预设阈值；

处理单元33用于对取模单元32获得的上述第二频域信号进行反时频变换，获得对应的第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理。

上述变换单元31进行的时频变换为傅里叶变换；上述处理单元33进行的反时频变换为反傅里叶变换；或者上述变换单元31进行的时频变换为拉氏变换；上述处理单元33进行的反时频变换为反拉氏变换；或者上述变换单元31进行的时频变换为Z变换；上述处理单元33进行的反时频变换为反Z变换。

上述图1对应的实施例中方法可以由本实施例提供的信号处理装置实现。

进一步地，如图4所示，本实施例提供的信号处理装置还可以进一步包括设置单元41，用于设置上述预设阈值，以使当不存在NBI时，接收到的第三时域信号经过采样和时频变换获得的第三频域信号的幅度大于上述预设阈值的虚警概率，其中虚警概率

P_{F} = P {| Real {R_{k}} | > Th} + P {| Imag {R_{k}} | > Th} = 2 erfc (\frac{Th}{\sqrt{2} σ_{k}}) .

本实施例中，通过取模单元将变换单元31经过采样和时频变换获得的第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号，能够避免现有技术中将一定数目频点的频域信号置零而导致的不但滤除了NBI信号，还滤除了SS信号这一有用信号的问题，从而提高了信号接收的可靠性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种扩频系统中的信号处理方法，其特征在于，包括：

对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得第一频域信号；

对所述第二频域信号进行反时频变换，获得第二时域信号，并对所述第二时域信号进行解扩处理；

所述对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得第一频域信号，具体包括：

对接收到的第一时域信号取其中一个长度为N的窗口内的采样数据[r₁,r₂,r₃,……,r_N-1,r_N,]^T，进行时域到频域的变换，获得对应的第一频域信号[R₁,R₂,R₃,……,R_N-1,R_N,]^T，其中，所述接收到的第一时域信号包括时域扩频SS信号、时域噪声信号和时域窄带干扰NBI信号，获得对应的频点k上的第一频域信号R_k包括频点k上的频域SS信号S_k、频点k上的频域噪声信号N_k和频点k上的频域NBI信号I_k，R_k＝S_k+N_k+I_k(k＝1,2，…，N)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一频域信号对预设阈值进行取模，获得第二频域信号，具体包括：

对所述第一频域信号进行取模运算其中，为频点k上的第二频域信号，R_k为频点k上的第一频域信号，Th为预设阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

设置所述预设阈值，以使当不存在NBI时，接收到的第三时域信号经过采样和时频变换获得的第三频域信号的幅度大于所述预设阈值的虚警概率，其中所述虚警概率

P_{F} = P {| Real {R_{k}} | > Th} + P {| Imag {R_{k}} | > Th} = 2 erfc (\frac{Th}{\sqrt{2} σ_{k}}),

其中，R_k为频点k上的第一频域信号，Th为预设阈值。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，

所述时频变换为傅里叶变换；所述反时频变换为反傅里叶变换；或者

所述时频变换为拉氏变换；所述反时频变换为反拉氏变换；或者

所述时频变换为Z变换；所述反时频变换为反Z变换。

5.一种扩频系统中的信号处理装置，其特征在于，包括：

变换单元，用于对接收到的第一时域信号进行采样和时频变换，获得第一频域信号；

处理单元，用于对所述第二频域信号进行反时频变换，获得第二时域信号，并对该第二时域信号进行解扩处理；

所述变换单元接收到的第一时域信号包括时域扩频SS信号、时域噪声信号和时域窄带干扰NBI信号，获得对应的频点k上的第一频域信号R_k包括频点k上的频域SS信号S_k、频点k上的频域噪声信号N_k和频点k上的频域NBI信号I_k，R_k＝S_k+N_k+I_k(k＝1,2，…，N)。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述取模单元具体用于

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括设置单元，用于

P_{F} = P {| Real {R_{k}} | > Th} + P {| Imag {R_{k}} | > Th} = 2 erfc (\frac{Th}{\sqrt{2} σ_{k}}),

其中，R_k为频点k上的第一频域信号，Th为预设阈值。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，

所述变换单元进行的时频变换为傅里叶变换；所述处理单元进行的反时频变换为反傅里叶变换；或者

所述变换单元进行的时频变换为拉氏变换；所述处理单元进行的反时频变换为反拉氏变换；或者

所述变换单元进行的时频变换为Z变换；所述处理单元进行的反时频变换为反Z变换。