CN105991486A - 一种干扰消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干扰消除方法及装置，该方法包括：将获得的时域基带信号变换到频域；并在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号；将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；并在时域中消除所述干扰信号，从而解决了TD-LTE同频全双工系统中的上行接收信号和下行发送信号存在频偏导致的干扰问题。

Description

一种干扰消除方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种干扰消除方法及装置。

背景技术

同频全双工技术支持在同一个频率上同时收发信号，通过自干扰消除技术对发送端产生的干扰进行消除，从而可以解调接收信号。因此，同频全双工技术能够显著提高频谱利用效率。

如果将同频全双工用于现有的时分-长期演进(英文：Time Division–LongTerm Evolution，缩写：TD-LTE)系统中，可以在基站侧采用同频全双工技术，而终端依然采用传统的时分双工(英文：Time Division Duplexing，缩写：TDD)方式，如图1所示，当终端(英文：User Equipment，缩写：UE)1向基站发送上行信号时，基站向UE2发送下行信号。为便于阐述，将UE向基站发送的信号称之为上行接收信号，将基站向UE发送的信号称之为下行发送信号。在基站侧，基站需要通过自干扰消除技术将给UE2的下行发送信号删除掉，解调得到UE1处获得的上行接收信号。在TD-LTE系统中，当TD-LTE系统采用上述同频全双工技术后，根据现有常用的同频全双工自干扰消除办法，下行发送信号的干扰可以在时域直接进行消除，但是基站获得的上行接收信号经过多个反射径到达基站时，基站获得的上行接收信号和该基站的下行发送信号混叠在一起，如果仍然采用自干扰消除技术进行干扰消除，由于基站的下行发送信号的功率远远高于上行接收信号，对于基站来说，此时下行发送信号会对上行接收信号造成严重的干扰。

综上所述，通常情况下，当上行接收信号经过多个反射径到达基站时，通过同频全双工自干扰消除进行干扰消除时，上行接收信号残留仍然较大，导致干扰消除的不彻底。

发明内容

本发明提供了一种干扰消除方法及装置，用以解决通过同频全双工自干扰消除进行干扰消除时，上行接收信号残留仍然较大，导致干扰消除的不彻底的问题。

一种干扰消除方法包括：

将获得的时域基带信号变换到频域；并

在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；

根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号；

将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；并

在时域中消除所述干扰信号。

在时域中消除所述干扰信号之后，还包括：

将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移；并

将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得上行接收信号。

根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号，包括：

将所述频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

在时域中消除所述干扰信号，包括：

在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。

一种干扰消除装置，包括：

频域变换单元，将获得的时域基带信号变换到频域；

获得单元，用于在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；以及根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号；

时域变换单元，用于将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；

消除单元，用于在时域中消除所述干扰信号。

所述获得单元，还用于将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移；并将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得上行接收信号。

所述获得单元，具体用于将所述频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

所述消除单元，具体用于在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。

本发明在进行干扰消除时，并非单纯地在时域或者频域进行干扰消除，而是通过时域和频域相结合，在频域进行信道估计和信号重构，再在时域进行干扰消除，避免半个子载波频偏引起的信号失真问题，从而解决了TD-LTE同频全双工系统中的上行接收信号和下行发送信号存在频偏导致的干扰问题。

附图说明

图1为通常情况中，同频全双工技术用于TD-LTE系统中信号传输示意图；

图2为TD-LTE下行发送机和上行接收机信号处理原理示意图；

图3为TD-LTE采用全双工后下行发送信号对上行接收信号造成干扰的示意图；

图4为时域干扰消除方法示意图；

图5为本发明实施例中，提出的干扰消除方法流程图；

图6为本发明实施例中，提出的TD-LTE下行发送机和上行接收机信号处理原理示意图；

图7为本发明实施例中，提出的干扰消除装置结构组成示意图。

具体实施方式

针对通常情况下，当上行接收信号经过多个反射径到达基站时，通过同频全双工自干扰消除进行干扰消除时，上行接收信号残留仍然较大，导致干扰消除的不彻底的问题，本发明在进行干扰消除时，并非单纯地在时域或者频域进行干扰消除，而是通过时域和频域相结合，在频域进行信道估计和信号重构，再在时域进行干扰消除，避免半个子载波频偏引起的信号失真问题，从而解决了TD-LTE同频全双工系统中的上行接收信号和下行发送信号存在频偏导致的干扰问题。

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

在TD-LTE系统中，采用同频全双工技术时，在发送下行信号时，中心频点子载波不发送信号，而在接收上行信号时，采用将所有子载波偏移半个子载波的方式，来接收上行信号，这样可以避免载波泄露对直流分量的干扰。

具体实施中，如图2所示，在TD-LTE系统的接收机中，首先需要在时域进行频偏补偿，即补偿半个子载波的频偏后，才能将接收信号变换到频域进行处理。

当TD-LTE系统采用同频全双工技术时，基站侧接收机接收到的UE发送的上行信号和基站发送给UE的下行信号混叠在一起，如图3所示。如果仍然采用图2所示的上行接收机，当上行接收信号经过半个子载波频偏补偿后变换到频域时，每个子载波的中心频点如图3所示的上行接收信号频点，该频点相对下行发送信号各子载波中心频点偏移半个子载波，由于下行发送信号的功率远远高于上行接收信号，此时下行发送信号会对上行接收信号造成严重的干扰，且该干扰无法简单地在频域直接消除。

根据同频全双工自干扰消除办法，下行发送信号的干扰可以在时域直接进行消除，如图4所示，将发送端的时域基带信号经过幅度和相位调整后传输到接收机的基带部分。该方法能够在一定程度上消除掉一些干扰，但是如果当干扰信号经过多个反射径到达接收机时，该方案无法消除多径信号造成的干扰。

基于此，本发明实施例提出一种干扰消除方法，如图5所示，其具体处理流程如下述：

步骤51，获得时域基带信号。

如图6所示的下行发送机和上行接收机的处理流程。

其中，经过编码调制以及数模转换、滤波处理等获得的时域基带信号中包括上行接收信号和下行发送信号，基站接收UE发送的上行信号，并需要解调获得该上行接收信号，但是基站自身还要向该UE以及其他UE发送下行信号，该下行发送信号会泄露到接收机中，成为干扰信号。

因此，本发明实施例提出的技术方案中，获得的时域基带信号中包括UE发送给基站的基带信号以及泄露到接收机中的下行发送信号。

假设接收到的时域基带信号为：

r＝s*h_s+t*h_i+n

其中r是接收到的时域基带信号，s是时域中的上行接收信号，t是时域中的下行发送信号，h_s是上行接收信号经历的信道响应，h_i下行发送信号信号经历的信道响应，n是信道噪声。

步骤52，将获得的时域基带信号变换到频域。

将接收到的时域基带信号变换到频域，仍以步骤51中获得的时域基带信号为例进行详细阐述。

根据获得的上行接收信号在频域进行信道估计，可以得到干扰信号的信道响应。其中，接收到的时域基带信号经过傅里叶变换，得到的基带信号的频域信道估计值：

R＝FFT(r)＝S·H_s+T·H_i+N

其中R是得到的基带信号的频域信道估计值，S是频域中的上行接收信号，T是频域中的下行发送信号，S和T存在半个载波的频偏，H_s是期望的上行接收信号经历的频域信道响应，H_i是期望的上行接收信号经历频域信道响应，和本地干扰信号经历的频域信道响应，N是信道噪声的频域表示。

步骤53，在频域上对变换后的基带信号进行信道估计，获得基带信号的频域信道估计值。

在步骤52中的频域接收信号中，将S·H_s+N作为信道噪声，从而可以根据本地下行发送信号中的参考信号估算出信道响应

步骤54，根据频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号。

将频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

根据频域中的下行发送信号频域和信道估计结果，在频域对干扰信号进行重构:

估算出信道响应后，根据下行发送信号，可以重构出干扰信号：

$\hat{I}={\hat{H}}_i\·T$

其中，是重构的干扰信号，是信道响应，T是频域中的下行发送信号。

步骤55，将频域重构信号变换到时域，确定干扰信号。

将重构的频域干扰信号变换到时域，得到时域干扰信号的估计值：

$\hat{i}=\mathrm{IFFT}\left(\hat{I}\right)={\hat{h}}_i*t$

其中，是变换到时域的干扰信号，是变换到时域的信道响应，t是时域中的下行发送信号。

步骤56，在时域中消除干扰信号。

在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。

在时域进行干扰信号删除，即从接收信号中将重构的干扰信号减去，如图6所示，从而得到无干扰的上行接收信号：

$\hat{s}=r-\hat{i}\≈s*h_s+n$

其中，是无干扰的上行接收信号，r是接收到的时域基带信号，是变换到时域的干扰信号，s是时域中的上行接收信号，h_s是上行接收信号经历的信道响应，n是信道噪声。

可选地，在上述步骤56在时域中消除所述干扰信号之后，还包括：

将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移，并将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得终端发送的上行接收信号。

将干扰删除后的信号进行半个子载波偏移后，变换到频域进行解调。此时经过半个子载波频偏补偿后，得到的频域信号即无子载波频偏的上行接收信号。

相应地，本发明实施例还提出一种干扰消除装置，如图7所示，包括：

频域变换单元701，将获得的时域基带信号变换到频域。

获得单元702，用于在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；以及根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号。

具体地，上述获得单元702，具体用于将所述频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

时域变换单元703，用于将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；

消除单元704，用于在时域中消除所述干扰信号。

具体地，上述消除单元704，具体用于在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。

可选地，上述获得单元702，还用于将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移；并将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得终端发送的上行接收信号。

本发明实施例上述提出的技术方案中，在进行干扰消除时，并非单纯地在时域或者频域进行干扰消除，而是通过时域和频域相结合，在频域进行信道估计和信号重构，再在时域进行干扰消除，避免半个子载波频偏引起的信号失真问题，从而解决了TD-LTE同频全双工系统中的上行接收信号和下行发送信号存在频偏导致的干扰问题。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、只读光盘、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种干扰消除方法，其特征在于，包括：

将获得的时域基带信号变换到频域；并

在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；

根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号；

将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；并

在时域中消除所述干扰信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在时域中消除所述干扰信号之后，还包括：

将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移；并

将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得上行接收信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号，包括：

将所述频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在时域中消除所述干扰信号，包括：

在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。

5.一种干扰消除装置，其特征在于，包括：

频域变换单元，将获得的时域基带信号变换到频域；

获得单元，用于在频域上对变换后的所述基带信号进行信道估计，获得所述基带信号的频域信道估计值；以及根据所述频域信号估计值和基站发送的频域信号，获得频域重构信号；

时域变换单元，用于将所述频域重构信号变换到时域，确定干扰信号；

消除单元，用于在时域中消除所述干扰信号。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获得单元，还用于将消除干扰信号后的时域信号进行半个子载波偏移；并将偏移后的时域信号变换到频域进行解调，获得上行接收信号。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述获得单元，具体用于将所述频域信号估计值和基站发送的频域信号相乘，得到的结果为频域重构信号。

8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述消除单元，具体用于在时域中，在获得的时域基带信号中去除变换到时域的频域重构信号。