CN108156608A - 一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布一种蜂窝通信系统与NB‑IoT系统间干扰消除的方法，属于无线通信和物联网领域。其特征在于，NB‑IoT的上行(下行)信道分别设置于蜂窝系统的下行(上行)信道内的一段180kHz带宽的频谱内，基站与NB‑IoT接入节点间通过有线连接将各自发射的信号传送给对方，接收机利用该信号以及干扰消除器消除接收信号中的干扰；基站与NB‑IoT配备有独立的发射和接收天线阵列，并利用这些天线阵列分别进行发射和接收波束成型以降低相互间的干扰。本发明可以实现现有蜂窝通信系统与NB‑IoT系统的共存，从而不必为NB‑IoT分配独立的频谱资源，节省了频谱资源的开销。

Description

一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法
技术领域
本发明属于无线通信和物联网领域，具体涉及NB-IoT及宽带无线通信系统以及干扰消除技术等。
背景技术
基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。
当蜂窝通信系统与NB-IoT通信系统共同工作时，两个系统之间可能会受到彼此的干扰，使得整个通信系统的信干噪比(SINR)降低，甚至难以实现正常的通信功能。因此，如何消除蜂窝通信系统和NB-IoT系统之间的相互干扰就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法，其特征在于，NB-IoT的上行(下行)信道设置于蜂窝系统的下行(上行)信道内的一段180kHz带宽的频谱内，基站与NB-IoT接入节点间通过有线连接将各自发射的信号传送给对方，接收机利用该信号以及干扰消除器消除接收信号中的干扰；基站与NB-IoT接入节点配备有独立的发射和接收天线阵列，并利用这些天线阵列分别进行发射和接收波束成型以降低相互间的干扰。
所述的信道设置方法，其特征在于，可以从蜂窝系统上行(下行)的频谱中选择具有较低干扰的180kHz带宽信道作为NB-IoT下行(上行)的信道；
所述的有线连接，其特征在于，可以采用同轴线缆的方式，或者使用光纤通过光载无线通信(RoF)技术实现信号的传输；通过有线连接传递的信号可以是基带信号，也可以是射频信号；
所述的发射波束成型，其特征在于，基站(NB-IoT接入节点)的发射波束成型可以在NB-IoT接入节点(基站)方向上形成发射波束零点，或者采用最小均方误差(MMSE)准则形成发射波束；
所述的接收波束成型，其特征在于，基站(NB-IoT接入节点)的接收波束成型可以在NB-IoT接入节点(基站)方向上形成接收波束零点，或者采用MMSE准则形成接收波束。
所述的干扰消除方法，其特征在于，基站发射的宽带信号经过宽度为180kHz的带通滤波器获得NB-IoT频带内的干扰信号，然后将该干扰信号通过有线网络发送给NB-IoT接入节点，在NB-IoT接入节点利用干扰消除器进行干扰消除。
所述的选择较低干扰信道的信道设置方法，其特征在于，蜂窝系统的信道被分成多个180kHz带宽的频段，针对每个频段利用导频信号测量出蜂窝系统和NB-IoT系统的信干噪比，选择平均信干噪比最大的频段分配给NB-IoT系统使用，或者选择最小信噪比最大化的频段分配给NB-IoT系统使用。
本发明的有益效果：
发明所述方法可以实现现有蜂窝通信系统与NB-IoT系统的共存，从而不必为NB-IoT分配独立的频谱资源，节省了频谱资源的开销。
附图说明
图1 NB-IoT系统与蜂窝通信系统共享频谱及干扰消除的原理图
图2 基站发射波束在NB-IoT接入节点方向上形成零点
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步详细描述本发明。
利用本发明提供的一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法，保持蜂窝通信系统的工作方式不变，在蜂窝通信系统的下行信道上为NB-IoT发射机分配一个或多个上行信道，基站端对接收到的NB-IoT上行信号首先消除其中包含的蜂窝通信系统下行信号干扰，然后再进行传统的NB-IoT上行信号解调；在蜂窝通信系统的上行信道上为NB-IoT发射机分配一个或多个下行信道，基站端对接收到的蜂窝通信系统的上行信号首先消除其中包含的NB-IoT系统下行信号干扰，然后再进行传统的蜂窝通信系统上行信号解调。
本实施例中，蜂窝通信系统采用时分双工复用策略，其工作带宽为W。单个NB-IoT信道的带宽为180KHz，与该蜂窝通信系统共享频谱。本实施例中，可同时处理多个NB-IoT上行或下行信号的请求。
如图1所示，在蜂窝通信系统发射下行信号时，蜂窝通信系统发射机产生的下行信号分为两路，一路信号输入发射天线发射；另一路信号接入带通滤波器，分离出与NB-IoT上行信道频谱重叠部分的信号分量，通过有线网络传输给NB-IoT接入节点，然后作为参考信号输入干扰消除器。NB-IoT接入节点的天线上的接收信号首先输入到干扰消除器。干扰消除器估计下行自干扰信道的参数，再根据信道参数调整FIR滤波器的参数，重建下行自干扰信号。最后将重建下行自干扰信号与接收信号相减，消除接收信号中的下行自干扰信号，提取NB-IoT上行信号，输入到NB-IoT接收机进行传统的上行信号解调。对于N个NB-IoT上行信道，可以通过N个并行的带通滤波器和干扰消除器分别对每个信道上的干扰进行消除，再输入到NB-IoT接收机进行信号解调。在蜂窝通信系统接收上行信号时，NB-IoT接入节点发射机产生的下行信号可分为两路，一路信号输入发射天线发射；另一路信号通过有线网络传输给蜂窝通信系统的基站作为参考信号输入蜂窝通信系统的干扰消除器。蜂窝通信系统接收天线的接收信号输出到干扰消除器。干扰消除器首先估计下行自干扰信道的参数，再根据信道参数调整FIR滤波器的参数，重建下行自干扰信号。最后将重建下行自干扰信号与接收信号相减，消除接收信号中的下行自干扰信号，提取MS上行信号，输入到蜂窝通信系统接收机进行传统的上行信号解调。
基站与NB-IoT接入节点间通过有线网络进行通信，传输各自的发射信号。例如，利用RoF技术可以在光纤中传送射频信号。
基站与NB-IoT接入节点各自通过波束成型模块消除彼此间的干扰。基站(NB-IoT接入节点)的发射或接收波束成型可以在NB-IoT接入节点(基站)方向上形成发射或接收波束零点。如图2所示为基站发射波束在NB-IoT接入节点方向上形成零点的示意图。基站与NB-IoT可以通过导频序列对彼此方位进行估计，然后利用传统波束成型算法在相应的方向上形成波束零点。
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种蜂窝通信系统与NB-IoT系统间干扰消除的方法，其特征在于，NB-IoT的上行(下行)信道分别设置于蜂窝系统的下行(上行)信道内的一段180kHz带宽的频谱内，基站与NB-IoT接入节点间通过有线连接将各自发射的信号传送给对方，接收机利用该信号以及干扰消除器消除接收信号中的干扰；基站与NB-IoT配备有独立的发射和接收天线阵列，并利用这些天线阵列分别进行发射和接收波束成型以降低相互间的干扰。
2.如权利要求1所述的信道设置方法，其特征在于，可以从蜂窝系统上行(下行)的频谱中选择具有较低干扰的180kHz带宽信道作为NB-IoT的信道。
3.如权利要求1所述的有线连接，其特征在于，可以采用同轴线缆的方式，或者使用光纤通过光载无线通信(RoF)技术实现信号的传输；通过有线连接传递的信号可以是基带信号，也可以是射频信号。
4.如权利要求1所述的发射波束成型，其特征在于，基站(NB-IoT接入节点)的发射波束成型可以在NB-IoT接入节点(基站)方向上形成发射波束零点，或者采用最小均方误差(MMSE)准则形成发射波束。
5.如权利要求1所述的接收波束成型，其特征在于，基站(NB-IoT接入节点)的接收波束成型可以在NB-IoT接入节点(基站)方向上形成接收波束零点，或者采用MMSE准则形成接收波束。
6.如权利要求1所述的干扰消除方法，其特征在于，基站发射的宽带信号经过宽度为180kHz的带通滤波器获得NB-IoT频带内的干扰信号，然后将该干扰信号通过有线网络发送给NB-IoT接入节点，在NB-IoT接入节点利用干扰消除器进行干扰消除。
7.如权利要求2所述的信道设置方法，其特征在于，蜂窝系统的信道被分成多个180kHz带宽的频段，针对每个频段利用导频信号测量出蜂窝系统和NB-IoT系统的信干噪比，选择平均信干噪比最大的频段分配给NB-IoT系统使用，或者选择最小信噪比最大化的频段分配给NB-IoT系统使用。
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