CN103701491A - 一种窄带干扰的抑制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种窄带干扰的抑制方法和装置,其中的方法具体包括:在系统存在窄带干扰时,检测所述窄带干扰对应的频率;在所述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;在所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的频率,使所述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。本申请既能够解决系统自身窄带干扰对系统性能的影响,又能够降低设备成本。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,特别是涉及一种窄带干扰的抑制方法及装置。
背景技术
对于各种无线广播和通信系统来说,窄带干扰是普遍存在的一个问题。特别是近年来以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)应用为标志的宽带无线广播和通信系统,更容易受到各种窄带噪声的干扰。这些窄带干扰,可能是外界存在的电台、其他无线设备或发动机等突发干扰,也可能是系统自身在工作过程中引入的干扰。
对于落在系统工作频率范围外的窄带干扰,现有技术在接收链路内增加各种滤波器,尽可能消除窄带干扰的影响。对于落入系统工作频率范围内的干扰,如果是外界干扰,一般是瞬时的或者局部的干扰,不会对系统的正常工作造成严重干扰;但是,对于系统自身窄带干扰,由于在系统自身工作时会一直存在,所以会严重影响系统的正常工作,此种情况下滤波器的作用很有限,因为在滤除干扰的同时,也会对有用信号造成影响,造成系统性能的下降。
特别地,对宽带无线广播或者无线通信系统而言,如中国移动多媒体广播(China Mobile Multimedia Broadcasting,CMMB)、长期演进(Long TermEvolution,LTE)系统等,其工作频率的范围较宽,如CMMB系统的有效工作频率从460MHz一直到800MHz以上;在这些系统中出现自身窄带干扰时,现有技术只能尝试通过改善元器件特性、优化布局布线等方法抑制窄带干扰,但这些方法导致对元器件的要求较高,无疑增加了设备成本,并且使用效果很难保证。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种窄带干扰的抑制方法及装置,解决系统自身窄带干扰对系统性能的影响,又能够降低设备成本。
为了解决上述问题,本申请公开了一种窄带干扰的抑制方法,所述方法包括:
在系统存在窄带干扰时,检测所述窄带干扰对应的频率;
在所述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;
在所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的频率,使所述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
另一方面,本申请还公开了一种窄带干扰的抑制装置,包括:
第一检测模块,用于在系统存在窄带干扰时,检测所述窄带干扰对应的频率;
第二检测模块,用于在所述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;及
时钟调整模块,用于在所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的频率,使所述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
与现有技术相比,本申请具有以下优点:
本申请采取从干扰源上抑制窄带干扰的策略,具体地,在窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率且上述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的功率,使该高次谐波频率落在系统工作频率范围之外;
上述调整既能够使得系统不再受制于自身窄带干扰的限制,能够解决系统自身窄带干扰对系统性能的影响,又无需类似现有技术在接收链路内采取改善元器件特性、优化布局布线等措施,故能够降低对元器件的要求,保证宽带无线收发设备的性能一致性,从而能够降低设备成本。
附图说明
图1是本申请实施例一提供的窄带干扰的抑制方法的流程图;
图2是本申请实施例三提供的窄带干扰的抑制方法的流程图;
图3是本申请实施例四提供的窄带干扰的抑制方法的流程图;
图4是本申请实施例五提供的窄带干扰的抑制方法的流程图;
图5是本申请实施例六提供的窄带干扰的抑制方法的流程图;
图6是本申请实施例提供的窄带干扰的抑制装置的结构图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一
参照图1,给出了本申请实施例一提供的窄带干扰的抑制方法的流程图,具体可以包括:
步骤101、在系统存在窄带干扰时,检测上述窄带干扰对应的频率;
步骤102、在上述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测上述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;
步骤103、在上述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整上述系统时钟的频率,使上述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
本申请实施例可以应用于CMMB、LTE等各种无线广播和通信系统,用于抑制系统自身的窄带干扰,以下主要以CMMB系统为例进行说明,其它系统相互参照即可。
针对系统自身的窄带干扰,本申请实施例采取从干扰源上抑制窄带干扰的策略,具体地,本申请发明人经研究发现,无线系统中时钟信号是一种常见而又非常重要的干扰源,主要原因是时钟信号是比较严格的周期信号,其在频域的能量主要集中在某些频点上。
例如,根据傅里叶展开可以得到,一个幅度为A,周期为T,脉冲宽度为t0,上升下降时间为tr的梯形时钟波形,其在n次谐波处的谐波分量为:
式中C(n)为n次谐波处的谐波分量,单位:V或dBμV。
从上面梯形时钟波形的傅里叶级数可以看出,影响时钟信号干扰强度的因素有时钟波形的幅度A、占空比(t0+tr)/T、时钟周期T(或者时钟频率f)、以及时钟波形的上升时间和下降时间等,其中时钟信号的幅度与其产生的干扰直接线性相关,上升时间和下降时间对时钟高次谐波的影响至关重要,也即,在时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,产生的窄带干扰较为严重;这里的高次谐波频率也即时钟频率的整数倍。
因此,本申请实施例窄带干扰的抑制方案中,采取系统工作时钟可变的策略,也即,在窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率且上述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,即可认为上述系统时钟为窄带干扰的干扰源,则调整系统时钟的功率,使上述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
在实际应用中,上述系统时钟具体可以包括如下时钟中的一种或多种:接口时钟、采样时钟;其中,接口时钟的一个示例为双倍速率(Double DataRate,DDR)同步动态随机存储器接口的时钟。
在实际应用中,判断系统是否存在窄带干扰的方法有很多,例如,对于接收端而言,如果不能接收端不能正常接收信号,则可以判定系统存在窄带干扰,并检测上述窄带干扰对应的频率。
假设上述系统时钟为采样时钟,则接收端判断系统是否存在窄带干扰的步骤,具体可以包括:
步骤S100、接收端通过射频下变频接收模拟信号,上述模拟信号具体可以包括模拟的中频或基带信号,并通过采样将上述模拟信号转换为数字信号;
步骤S200、对上述数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步;
假设发射端端采样频率为30MHz,接收端采样频率为32MHz,则接收端需要通过30/32小数倍的变采样滤波器进行滤波。
步骤S300、对小数变采样滤波后的数字信号进行时频变换处理,得到相应的频域数据;
步骤S400、通过分析上述频域数据判断上述频域数据是否存在窄带干扰。
例如,在本申请的一种应用示例中,判断上述频域数据是否存在窄带干扰的依据可以为:当前频域数据中是否存在强于某一阈值的数值,该阈值可以根据系统正常工作的最低要求加上一定的裕量确定,其中的裕量可由本领域技术人员根据实际需要确定,例如裕量的影响因素可以包括:系统反应速度,时间,性能等。
对应上述示例,在确定系统存在窄带干扰时,检测上述窄带干扰对应的频率的过程具体可以包括:检测上述窄带干扰对应的频谱频率,并根据该频谱频率换算得到上述窄带干扰对应的真实频率。
通过上述示例可以得知,本申请通过分析信号的频谱数据,即可检测得到当前窄带干扰对应的频率。
在实际应用中,当前窄带干扰可能是外界存在的电台、其他无线设备或发动机等突发干扰,也可能是系统自身在工作过程中引入的干扰。为了判断当前窄带干扰是否为系统自身在工作过程中引入的干扰,可以将检测得到的上述窄带干扰对应的频率与系统时钟的各次谐波频率进行比较,以确定上述窄带干扰对应的频率是否为系统时钟的频率的整数倍。对应上例,假设ADC采样时钟为50MHz,窄带干扰对应的频率为720MHz,则可以确定上述窄带干扰对应的频率为采样时钟的频率的12倍,也即,采样时钟的12次谐波造成了上述窄带干扰。
在射频系统中,由于射频系统的工作频率会被分割为多个工作频段,一般频率在800MHz,1.9GHz等较高频率范围,而基带信号工作频率一般在100MHz以下,窄带干扰通常来自于基带信号边沿系统时钟的高次谐波,因此,其窄带干扰通常体现在一些特定的频率上。若改变系统时钟的频率,其高次谐波频率也会随之改变。在实际应用中,可以通过基带处理器来获取射频模块正在使用的通讯频段,作为系统工作频率。使用这种方式获取系统工作频率,操作方便,可实现性强。
当然,除了通过基带处理器来获取系统工作频率的方式只是作为示例,本领域技术人员还可以根据实际需求采用其它方法获取系统工作频率,如根据先验知识获取等等,本申请对具体的获取系统工作频率的方法不加以限制。
总之,本申请实施例既能够使得系统不再受制于自身窄带干扰的限制,能够解决系统自身窄带干扰对系统性能的影响,又无需类似现有技术在接收链路内采取改善元器件特性、优化布局布线等措施,故能够降低对元器件的要求,保证宽带无线收发设备的性能一致性,从而能够降低设备成本。
实施例二
本实施例的窄带干扰的抑制方法在上述图1所示实施例的基础上,进一步还可以包括如下可选技术方案。
本实施例的上述检测系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作范围内的步骤102,具体可以包括:
在所述系统时钟的高次谐波频率与系统工作频率范围的差值的绝对值不超过频率阈值时,确定所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内。
在具体实现中,在上述系统时钟的频率的整数倍处于系统工作频率范围内,就可以确定上述系统时钟的高次谐波会对系统的工作造成干扰。其中,上述频率阈值可由本领域技术人员根据实际需求确定。
例如,当前系统信号工作频率为722MHz,其对应CMMB电视信号的第39频道,而当前干扰谐波次数为12,即12x50=720MHz;考虑到该39频道的带宽为8,也即当前系统信号频率范围为[722-4,722+4],因此,720落入[722-4,722+4]内。
实施例三
参照图2,给出了本申请实施例三提供的窄带干扰的抑制方法的可选流程图。本实施例的窄带干扰的抑制方法在上述图1所示实施例的基础上,进一步还可以包括如下可选技术方案。
如图2所示,上述调整系统时钟的频率的步骤103,具体可以包括:
子步骤131、根据系统时钟的高次谐波频率对应干扰谐波次数和系统工作频率范围确定系统时钟的小数调整因子;
子步骤132、依据上述系统时钟的小数调整因子,调整上述系统时钟的频率。
对应上述采样时钟,在本申请的一种应用示例中,可以将高次谐波干扰的频率偏移到频带外,即至少需要移动到722-4=718MHz以下或者722+4=726MHz以上,这样ADC采样时钟需要偏移到718/12或者726/12的频率上,相应的小数调整因子为718/12/50或者726/12/50,因为整数倍的调整一般不能改变高次谐波干扰的位置。
在本申请的另一种应用示例中,还可以考虑信道滤波器的过渡带的影响,故应将高次谐波干扰的频率至少偏移到更远的频点如732MHz,这样ADC采样时钟需要偏移到732/12=61MHz的频率上,相应的小数调整因子为61/50。
可以理解,本领域技术人员可以根据实际需求确定系统时钟的小数调整因子,本申请对具体的确定方法不加以限制。
本实施例能够根据需求灵活地调整系统时钟的频率,且具有调整速度快、调整效率高的优点。
实施例四
参照图3,给出了本申请实施例四提供的窄带干扰的抑制方法的可选流程图。本实施例的窄带干扰的抑制方法在上述图1所示实施例的基础上,进一步还可以包括如下可选技术方案。
如图3所示,在调整上述系统时钟的频率之后,对应方法还可以包括:
步骤104、检测系统工作频率是否发生改变;
步骤105、在上述系统工作频率发生改变时,重新检测系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内。
实施例四在系统工作过程中,在调整上述系统时钟的频率之后,可以重新检测系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内,也即,步骤101-步骤104可以为循环过程,该循环次数可以具有对应的上限阈值。
本实施例在系统工作频率发生改变的情况下,也能够抑制窄带干扰,能够提高干扰抑制的灵活性,扩大适用范围。
实施例五
参照图4,给出了本申请实施例五提供的窄带干扰的抑制方法的可选流程图。本实施例的窄带干扰的抑制方法在上述图1所示实施例的基础上,进一步还可以包括如下可选技术方案。
如图4所示,上述系统时钟为采样时钟,则在调整上述系统时钟的频率之后,对应方法还可以包括:
步骤106、依据调整后的采样时钟的频率进行接收端模拟信号的采样,得到相应的数字信号;
步骤107、对上述数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步。
由于采样时钟的调整会引起系统采样频率的变化,故为保证系统的正常运行,需要依据采样时钟的调整相应调整系统中各模块间的时序关系。
例如,对于OFDM通信系统而言,其需要做到接收端和发送端采样频率的同步,因此,在接收端改变了ADC采样频率后,还需要利用变采样滤波器重新实现以使得采样频率同步。
假设调整前采样时钟的频率为50MHz,调整后采样时钟的频率为61MHz,则需要设计50/61小数倍的变采样滤波器使得后续模块看到的数据采样率仍然保持50MHz。
需要说明的是,除了ADC采样时钟外,本申请还可以适用于数模转换(Digital to Analog Converter,DAC)采样时钟,本申请对具体的采样时钟不加以限制。
本实施例依据采样时钟的调整相应调整系统中各模块间的时序关系,能够保证系统的正常运行。
实施例六
参照图5,给出了本申请实施例五提供的窄带干扰的抑制方法的可选流程图。本实施例的窄带干扰的抑制方法在上述图1所示实施例的基础上,进一步还可以包括如下可选技术方案。
如图5所示,本申请通过调整ADC采样时钟以抑制窄带干扰的流程具体可以包括:
步骤501、接收端通过射频下变频接收模拟信号,上述模拟信号具体可以包括模拟的中频或基带信号,并通过采样将上述模拟信号转换为数字信号;
步骤502、对上述数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步;
步骤503、对小数变采样滤波后的数字信号进行时频变换处理,得到相应的频域数据;
步骤504、通过分析上述频域数据判断上述频域数据是否存在窄带干扰;
步骤505、在上述频域数据存在窄带干扰时,检测上述窄带干扰对应的频率;
步骤506、在上述窄带干扰对应的频率为采样时钟的频率的整数倍且上述采样时钟的频率的整数倍与系统工作频率范围的差值的绝对值不超过频率阈值时,确定上述采样时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内;
步骤507、根据采样时钟的高次谐波频率对应干扰谐波次数和系统工作频率范围确定采样时钟的小数调整因子;
步骤508、依据上述采样时钟的小数调整因子,调整上述采样时钟的频率;
步骤509、依据调整后采样时钟的频率,重新采样将上述模拟信号转换为新数字信号;
步骤510、依据调整后采样时钟的频率,对上述新数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步,并将小数变采样滤波后的新数字信号送至步骤503。
需要说明的是,同时,在步骤504确定存在窄带干扰时,步骤510需要将小数变采样滤波后的新数字信号送至步骤503以重复采样和变采样滤波,直至步骤504确定不存在窄带干扰为止。
参照图6,提供了本申请实施例一种窄带干扰的抑制装置的结构图,具体可以包括:第一检测模块601、第二检测模块602和时钟调整模块603。
其中第一检测模块601用于在系统存在窄带干扰时,检测窄带干扰对应的频率;第二检测模块602与第一检测模块601连接,第二检测模块602用于在第一检测模块601检测得到的窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;时钟调整模块603与第二检测模块602连接,,时钟调整模块603用于在上述第二检测模块602检测得到系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整上述系统时钟的频率,使上述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
本实施例的窄带干扰的抑制装置,通过采用上述模块实现窄带干扰的抑制与上述相关方法实施例的实现相同,详细可以参考上述实施例的记载,在此不再赘述。
本实施例的窄带干扰的抑制装置,既能够使得系统不再受制于自身窄带干扰的限制,能够解决系统自身窄带干扰对系统性能的影响,又无需类似现有技术在接收链路内采取改善元器件特性、优化布局布线等措施,故能够降低对元器件的要求,保证宽带无线收发设备的性能一致性,从而能够降低设备成本。
在本申请的一种优选实施例中,上述所述第二检测模块602具体用于在系统时钟的高次谐波频率与系统工作频率范围的差值的绝对值不超过频率阈值时,确定系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内。
在本申请的另一种优选实施例中,上述时钟调整模块603包括:因子确定子模块和时钟频率调整子模块。因子确定子模块用于根据系统时钟的高次谐波频率对应干扰谐波次数和系统工作频率范围确定系统时钟的小数调整因子;及时钟频率调整子模块与因子确定子模块连接,时钟频率调整子模块用于依据上述确定子模块确定的系统时钟的小数调整因子,调整上述系统时钟的频率。本优选实施例能够根据需求灵活地调整系统时钟的频率,且具有调整速度快、调整效率高的优点。
在本申请实施例中,优选的是,上述装置还可以包括:第一重复检测模块和第二重复检测模块。第一重复检测模块用于在调整上述系统时钟的频率之后检测系统工作频率是否发生改变;第二重复检测模块与第一重复检测模块连接,第二重复检测模块用于在上述第一重复检测模块检测得到系统工作频率发生改变时,重新检测上述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内。本优选实施例在系统工作频率发生改变的情况下,也能够抑制窄带干扰,能够提高干扰抑制的灵活性,扩大适用范围。
在本申请的一种优选实施例中,上述系统时钟为采样时钟,则上述装置还可以包括:重新采样模块和重新变采样滤波模块。重新采样模块与所述时钟调整模块603连接,用于在调整上述系统时钟的频率之后,依据调整后的采样时钟的频率进行接收端模拟信号的采样,得到相应的数字信号;重新变采样滤波模块与所述重新采样模块连接,用于对上述重新采样模块得到的数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步。本优选实施例依据采样时钟的调整相应调整系统中各模块间的时序关系,能够保证系统的正常运行。
上述实施例的窄带干扰的抑制装置,通过采用上述模块实现窄带干扰的抑制与上述相关方法实施例的实现相同,详细可以参考上述实施例的记载,在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,所以描述的比较简单,相关之处参见方法的部分说明即可。
以上对本申请所提供的一种窄带干扰的抑制方法及装置,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种窄带干扰的抑制方法,其特征在于,所述方法包括:
在系统存在窄带干扰时,检测所述窄带干扰对应的频率;
在所述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;
在所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的频率,使所述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述检测系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作范围内的步骤,包括:
在所述系统时钟的高次谐波频率与系统工作频率范围的差值的绝对值不超过频率阈值时,确定所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述调整所述系统时钟的频率的步骤,包括:
根据所述系统时钟的高次谐波频率对应干扰谐波次数和系统工作频率范围确定系统时钟的小数调整因子;
依据所述系统时钟的小数调整因子,调整所述系统时钟的频率。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在调整所述系统时钟的频率之后,所述方法还包括:
检测系统工作频率是否发生改变;
在所述系统工作频率发生改变时,重新检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内。
5.如权利要求1或2或3或4所述的方法,所述系统时钟为采样时钟,则在调整所述系统时钟的频率之后,所述方法还包括:
依据调整后的采样时钟的频率进行接收端模拟信号的采样,得到相应的数字信号;
对所述数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步。
6.一种窄带干扰的抑制装置,其特征在于,包括:
第一检测模块,用于在系统存在窄带干扰时,检测所述窄带干扰对应的频率;
第二检测模块,用于在所述窄带干扰对应的频率为系统时钟的高次谐波频率时,检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内;及
时钟调整模块,用于在所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内时,调整所述系统时钟的频率,使所述系统时钟的高次谐波频率落在系统工作频率范围之外。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二检测模块,具体用于在所述系统时钟的高次谐波频率与系统工作频率范围的差值的绝对值不超过频率阈值时,确定所述系统时钟的高次谐波频率落入系统工作频率范围内。
8.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述时钟调整模块包括:
因子确定子模块,用于根据系统时钟的高次谐波频率对应干扰谐波次数和系统工作频率范围确定系统时钟的小数调整因子;及
时钟频率调整子模块,用于依据所述系统时钟的小数调整因子,调整所述系统时钟的频率。
9.如权利要求6或7所述的装置,还包括:
第一重复检测模块,用于在调整所述系统时钟的频率之后检测系统工作频率是否发生改变;
第二重复检测模块,用于在所述系统工作频率发生改变时,重新检测所述系统时钟的高次谐波频率是否落入系统工作频率范围内。
10.如权利要求6或7所述的装置,所述系统时钟为采样时钟,则所述装置还包括:
重新采样模块,用于在调整所述系统时钟的频率之后,依据调整后的采样时钟的频率进行接收端模拟信号的采样,得到相应的数字信号;
重新变采样滤波模块,用于对所述数字信号进行小数变采样滤波,以保证接收端与发射端采样频率的同步。
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