CN103139813A - 一种用于td-lte系统的干扰源定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，1)检测信号的频域和时域特性，提取受干扰小区广播信道的受干扰信号；2)将受干扰信号消除载波，获取由干扰信号和噪声信号构成的剩余信号；3)将剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，得到产生干扰影响最大的第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码；4)通过步第一干扰信号对应的伪随机序列扰码确定其小区ID，并由小区ID确定第一干扰小区的位置。与现有技术相比，本发明在查找干扰源时，通过确定伪随机序列扰码确定干扰小区的小区ID，然后通过小区的配置情况由小区ID确定小区位置，排查的目的性明确，花费的人力和物力较少，成本低，而且准确性高。

Description

一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法。

背景技术

目前，3G(3rd Generation，第三代移动通信系统)网络在国内已经商用并迅速普及，而在4G(4th Generation，第四代移动通信系统)标准方面，拥有我国自主知识产权的TD-LTE标准的商用也已经提上了日程，因此为TD-LTE网络的部署寻找一种高效的规划和优化方法是备受关注的问题。

在TD-LTE网络中，由于TD-LTE网络运营商可用的频谱资源有限，所以频率必须复用。小区间频率复用会导致干扰；也就是说，在小区内某点接收的无线电信号是载波信号与来自其它源的信号的混合。载波信号来自正服务小区而干扰信号往往来自其它TD-LTE小区。

TD-LTE网络运营商的一个重要任务是减少网络中的干扰量。尽可能稀疏地复用频率和巧妙的频谱规划能够做到这一点。但是，由于TD-LTE网络中的业务量增加，必须越来越密集地复用频率。尽管有巧妙的频率规划，这也会引起干扰。

当干扰太大时，就会有诸如掉话、阻塞以及语音质量差之类的问题。在这类区域中，无线电网络运营商想寻找干扰源并矫正所述问题，以便改善语音质量并减少掉话。干扰问题的常见类型是共道干扰。干扰信号源为属于同一运营商的另一基站。干扰基站正在使用与正服务小区中所用的相同的频率，并引起干扰。

当存在共道干扰问题时，解决问题的工作通常是如下进行的：

1.识别问题区域。

2.到问题区域中并将问题分类(干扰问题以及干扰问题的种类，例如共道干扰)。

3.如果问题是共道干扰问题，则需要找到干扰源。

上述步骤1和2相当简单。但是，步骤3就没有那么简单。可能有相当多数量的来自同一移动运营商的可能基站可能是干扰源。现有技术中，在干扰源查找过程中，通常都是通过对被干扰区域的特征进行分析，或者利用专门的测试仪器辅助分析判断，显然，其不足在于：排查过程比较盲目也比较复杂，往往会花较多人力，或者较长时间才能查找出干扰源。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现简单、准确性高、成本低的用于TD-LTE系统的干扰源定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，包括以下步骤：

1)检测信号的频域和时域特性，提取受干扰小区广播信道的受干扰信号；

2)将步骤1)中提取的受干扰信号消除载波，获取由干扰信号和噪声信号构成的剩余信号；

3)将步骤2)中获取的剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，得到产生干扰影响最大的第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码；

4)通过步骤3)中得到的第一干扰信号对应的伪随机序列扰码确定其小区ID，并由小区ID确定第一干扰小区的位置。

所述的步骤1)的具体为：首先检测信号的频域特性，提取处于系统带宽的中心1.08MHz的信号，再对该信号的时域特性进行检测，提取每10ms重复发送、每次发送占用3个OFDM符号的信号，从中提取受干扰信号。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

A)对受干扰小区的信道冲击响应进行估计，获取从发送信号到接收信号的传递函数；

B)通过步骤A)获取的传递函数，产生信道模型；

C)采用步骤B)中产生的信道模型，估算出受干扰小区广播信道的载波信号；

D)将受干扰信号减去估算得到的载波信号即为剩余信号。

所述的载波信号由信道模型对估算比特进行滤波产生。

所述的步骤3)具体为：剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，获得其相关系数，比较该相关系数，最大相关系数对应的伪随机序列扰码关联即为第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码。

所述的伪随机序列扰码与小区ID具有如下对应关系：

c(n)＝(x₁(n)+x₂(n))mod 2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod 2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod 2

其中c(n)为伪随机序列扰码，x₁(n)的初始值为：

x₁(0)＝1，x₁(n)＝0，n＝1，2，3，…，30

x₂(n)的初始化为： $c_{\mathrm{init}}=N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{30}{x}_2\left(i\right)2^i$

其中

为小区ID；伪随机序列扰码通过该对应关系确定小区ID。

在执行步骤4)前还可执行以下步骤：重复执行步骤1)至步骤3)，检测多个受干扰信号样本，得到多个关联性最强的伪随机序列扰码，所有关联性最强的伪随机序列扰码中所占百分比最高的伪随机序列扰码即为第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码。

与现有技术相比，本发明在查找干扰源时，通过确定伪随机序列扰码确定干扰小区的小区ID，然后通过小区的配置情况由小区ID确定小区位置，排查的目的性明确，花费的人力和物力较少，成本低，而且准确性高。

附图说明

图1为无线通信系统中信号干扰的示意图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明从受干扰信号中获取剩余信号的算法结构框图；

图4为一定时间内关联性最强的伪随机序列扰码的分布图；

图5为同一时间内多个受干扰信号样本中关联性最强的伪随机序列扰码的分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

TD-LTE系统的示意图如图2所示，在该系统中有发送基站BS0以及与BS0相隔不远的干扰基站BS1，向移动台MS发送无线电信号，在基站BS0和移动台MS之间发送的信号是通过载波发送的信号。来自BS0的无线电信号被视为想要的信号，而其余所有信号为干扰信号。

在TD-LTE无线电网络中，由于可供TD-LTE无线电网络运营商使用的频率数量有限，所有频率必须被复用。频率的复用导致干扰；也就是说，在某一点的移动台MS所接收的无线电信号是来自BS0的载波信号和采用与BS0所用频率相同的频率发送的来自另一基站BS1的信号的混合。其它基站也可构成干扰(这里未示出)。载波信号来自基站BS0，即正服务小区(移动台与之有无线电链接的小区)，而干扰信号通常来自位于正服务小区的小区群集之外的其它TD-LTE小区。

TD-LTE无线电网络运营商的一个重要任务是减少网络中的干扰量。尽可能稀疏地复用频率的巧妙的频率规划能够做到这一点。但是，由于TD-LTE网络中的业务量增加，必须越来越密集地复用频率，相应地，频率的复用之间的距离(复用距离)变小。尽管有巧妙的频率规划，这也会引起干扰。

当干扰太大时，就会有诸如掉话、阻塞以及语音质量差之类的问题。在这类区域中，无线电网络运营商想找到干扰源并矫正所谓问题，以便改善语音质量并减少掉话。干扰问题的常见类型是共道干扰。干扰信号源来自属于同一运营商的另一基站，例如基站BS1。干扰基站BS1正在使用与正服务小区中所用频率相同的频率，并引起干扰。这样可能的干扰小区会有多个，任务是查找出产生干扰影响最大的第一干扰小区。

TD-LTE系统采用504个伪随机序列扰码和504个小区ID绑定进行干扰随机化。这个扰码就是31位的Gold伪随机序列，其具有很好的自相关性。所有TD-LTE小区使用的所谓的伪随机序列扰码对于正服务的区域的系统是已知的。由于小区的伪随机序列扰码与小区ID是一一对应的，使得如果已知干扰基站的伪随机序列扰码，则该基站的小区ID也是已知的，具体的对应关系如下所示：

c(n)＝(x₁(n)+x₂(n))mod 2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod 2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod 2

其中c(n)为伪随机序列扰码，x₁(n)的初始值为：

x₁(0)＝1，x₁(n)＝0，n＝1，2，3，…，30

x₂(n)的初始化为： $c_{\mathrm{init}}=N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{30}{x}_2\left(i\right)2^i$

其中

为小区ID；伪随机序列扰码通过该对应关系确定小区ID。

在TD-LTE系统中，对各小区的信号在信道编码和信道交织后采用不同的伪随机序列扰码进行加扰，以获得干扰白化效果。存在504个不同的伪随机序列扰码，其与504个小区ID绑定。通过检测第一干扰信号采用哪个伪随机序列扰码，则可以得到相对应的第一干扰小区ID，再通过搜索小区配置列表查找到第一干扰基站的位置。

由于伪随机序列扰码是对小区的一个完整信息资源块进行加扰，但TD-LTE系统中不同小区的信息资源块的分配是相互独立的，其根据本小区内的业务大小不同分配相应的资源块。为了获得其它小区的一个完整信息资源块，只有选取一个固定的已知的完整信息资源块进行为随机序列扰码的获取。经过研究分析，这里选取TD-LTE系统中的BCH信道进行检测，其频域特性为处于系统带宽的中心1.08MHz的信号，其时域特性为每10ms重复发送的，每次发送占用3个OFDM符号的信号。通过检测受干扰信号的频域和时域特性，提取出受干扰小区的广播信道BCH上的受干扰信号，再进一步检测第一干扰信号采用哪个伪随机序列扰码。

识别第一干扰信号使用哪个伪随机序列扰码如此困难的原因在于，几乎总是存在较强的信号，即载波。载波在接收信号中占优势，使得检测除载波信号本身以外的信号极为困难。因此，要做的首先是消除载波。接收信号的载波是未知的，但是可以通过采取所检测的比特来估算，并且通过模拟物理信道的滤波器来滤除它们。

利用移动台中的标准部件均衡器来检测所发送的数据序列。将所有比特用来产生信道模型。如上所述，通过信道模型来滤除载波比特，得到最终估算的载波。然后从接收信号中消除估算的载波，则剩余信号中留下的应该是干扰信号和噪声。

在此阶段，重点可放在查找第一干扰源所用的伪随机序列扰码上。通过将剩余干扰信号与所有伪随机序列扰码进行相关性处理，识别得出最高相关值的伪随机序列扰码，它最可能属于第一干扰信号。为了获得任何统计稳定性，从许多相关得出的结果必须仪器解释并且以容易理解的方式呈现。

该移动台MS采用如图2所示的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，包括以下步骤：

步骤S1，检测信号的频域和时域特性，提取受干扰小区广播信道的受干扰信号；

步骤S2，将步骤S1中提取的受干扰信号消除载波，获取由干扰信号和噪声信号构成的剩余信号；

步骤S3，将步骤S2中获取的剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，通过比较其关联系数，得到关联性最强的伪随机序列扰码，然后重复上述步骤，以获得多个关联性最强的伪随机序列扰码，所有关联性最强的伪随机序列扰码中所占百分比最高的伪随机序列扰码即为第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码，各个伪随机序列扰码的分布图如4、5所示，伪随机序列扰码24即为第一干扰信号对应的伪随机序列扰码；

步骤S4，通过步骤S3中得到的第一干扰信号对应的伪随机序列扰码确定其小区ID；

步骤S5，由小区ID以及小区的配置情况就可以确定第一干扰小区的位置。

其中，步骤S1中，首先检测信号的频域特性，提取处于系统带宽的中心1.08MHz的信号，再对该信号的时域特性进行检测，提取每10ms重复发送、每次发送占用3个OFDM符号的信号，从中提取受干扰信号。

其中，步骤S2采用如图3所示的算法，首先，对受干扰小区的信道冲击响应进行估计，获取从发送信号到接收信号的传递函数，然后产生信道模型。当信道模型过滤发送信号时，对估算比特进行滤波在接收端产生载波信号，将受干扰信号减去估算得到的载波信号即为剩余信号。

本发明解决了TD-LTE无线电网络中查找干扰信号源的基本问题，在本发明中采用了载波消除法，这使得有可能发现信号强度低的干扰信号，而且信道估计基于所有比特，使估算准确，信道估算越准，载波消除越好。通过确定伪随机序列扰码确定干扰小区的小区ID，然后通过小区的配置情况由小区ID确定小区位置，排查的目的性明确，花费的人力和物力较少，成本低，而且准确性高。

Claims (7)

1.一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测信号的频域和时域特性，提取受干扰小区广播信道的受干扰信号；

2)将步骤1)中提取的受干扰信号消除载波，获取由干扰信号和噪声信号构成的剩余信号；

3)将步骤2)中获取的剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，得到产生干扰影响最大的第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码；

4)通过步骤3)中得到的第一干扰信号对应的伪随机序列扰码确定其小区ID，并由小区ID确定第一干扰信号所在小区的位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，所述的步骤1)的具体为：首先检测信号的频域特性，提取处于系统带宽的中心1.08MHz的信号，再对该信号的时域特性进行检测，提取每10ms重复发送、每次发送占用3个OFDM符号的信号，从中提取受干扰信号。

3.根据权利要求1所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，所述的步骤2)具体包括以下步骤：

A)对受干扰小区的信道冲击响应进行估算，获取从发送信号到接收信号的传递函数；

B)通过步骤A)获取的传递函数，产生信道模型；

C)采用步骤B)中产生的信道模型，估算出受干扰小区广播信道的载波信号；

D)将受干扰信号减去估算得到的载波信号即为剩余信号。

4.根据权利要求3所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，所述的载波信号由信道模型对估算比特进行滤波产生。

5.根据权利要求1所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为：剩余信号与已知的伪随机序列扰码关联，获得其相关系数，比较该相关系数，最大相关系数对应的伪随机序列扰码关联即为第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码。

6.根据权利要求1所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，所述的伪随机序列扰码与小区ID具有如下对应关系：

c(n)＝(x₁(n)+x₂(n))mod 2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod 2

其中c(n)为伪随机序列扰码，x₁(n)的初始值为：

x₁(0)＝1，x₁(n)＝0，n＝1，2，3，…，30

x₂(n)的初始化为： $c_{\mathrm{init}}=N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{30}{x}_2\left(i\right)2^i$

其中

为小区ID；

伪随机序列扰码通过该对应关系确定小区ID。

7.根据权利要求1所述的一种用于TD-LTE系统的干扰源定位方法，其特征在于，执行步骤4)前还包括以下步骤：重复执行步骤1)至步骤3)，检测多个受干扰信号样本，得到多个关联性最强的伪随机序列扰码，所有关联性最强的伪随机序列扰码中所占百分比最高的伪随机序列扰码即为第一干扰信号所对应的伪随机序列扰码。

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