CN112688699B - 一种抗谐波干扰的方法及装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗谐波干扰的方法及装置、系统，包括：对接收信号进行处理，得到原始信号估计；对所述原始信号估计进行重构；根据所述接收信号和重构信号，得到噪声估计信号；对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点；避开所述谐波干扰频点进行资源调度。本发明能够自适应检测谐波干扰频点，跟踪谐波干扰频点的变化，提升用户设备的抗谐波干扰能力。

Description

一种抗谐波干扰的方法及装置、系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤指一种抗谐波干扰的方法及装置、系统。

背景技术

在无线通信系统中，接收机所接收的信号中经常会出现干扰信号，比如谐波干扰等，干扰信号导致相应频点处有用信号的信噪比恶化，从而严重影响接收性能。

谐波干扰中的谐波频点可能来自于接收机电路本身，也可能来自外界干扰。比如，射频(简称RF，Radio Frequency)晶振谐波干扰，当晶振的谐波分量耦合到RF高频输入口，再通过混合器后，就变成接收信号的带内干扰。

谐波频点可能是已知频率的谐波，比如上述的射频晶振谐波干扰，其谐波频点为晶振基频的整数倍，而晶振基频事先已知。

对于已知频率的谐波干扰，其谐波频点位置固定，可以利用已知频率信息进行谐波干扰消除，比如在已知的谐波干扰频点设置对应的陷波滤波器(Notch Filter)。

但是若谐波频点是未知频率的谐波，或谐波频点动态变化，上述方法就不适合了，所以有必要提出一种适合谐波干扰频点未知或谐波干扰频点变化的抗谐波干扰方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗谐波干扰的方法及装置、系统，用于解决谐波干扰频点未知或谐波干扰频点变化的谐波干扰问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种抗谐波干扰的方法，包括：对接收信号进行处理，得到原始信号估计；对所述原始信号估计进行重构；根据所述接收信号和重构信号，得到噪声估计信号；对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点；避开所述谐波干扰频点进行资源调度。

进一步地，所述的对接收信号进行处理，得到原始信号估计，包括：对接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为原始信号估计；对所述原始信号估计进行重构，包括：对所述原始信号估计依次进行编码处理和调制处理。

进一步地，根据以下公式得到噪声估计信号n：

其中，y为所述接收信号，

为重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

进一步地，所述的对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点，包括：对所述噪声估计信号进行快速傅里叶变换，得到对应的频谱信息；从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点。

进一步地，从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点，包括：从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为本次输出的候选干扰频点；根据所述候选干扰频点与至少前一次输出的谐波干扰频点，确定本次输出的谐波干扰频点。

进一步地，所述的避开所述谐波干扰频点进行资源调度包括：避开所述谐波干扰频点所在的子载波进行资源调度。

本发明还提供一种抗谐波干扰的装置，包括：原始信号估计模块，用于对接收信号进行处理，得到原始信号估计；重构模块，用于对所述原始信号估计进行重构；噪声估计模块，用于根据所述接收信号和重构信号，得到噪声估计信号；谐波估计模块，用于对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点；调度模块，用于避开所述谐波干扰频点进行资源调度。

进一步地，所述原始信号估计模块，还用于对接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为原始信号估计；所述重构模块，还用于对所述原始信号估计依次进行编码处理和调制处理。

进一步地，所述噪声估计模块根据以下公式得到噪声估计信号n：

其中，y为所述接收信号，

为重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

本发明还提供一种抗谐波干扰的系统，包括：用户设备，用于发送上行信号；基站，包括前述任一项所述的抗谐波干扰的装置，用于接收所述上行信号，对接收的上行信号进行谐波干扰频点检测，根据检测结果控制资源调度，并将资源调度信息发送给用户设备；所述用户设备，还用于接收所述资源调度信息，根据所述资源调度信息进行下行信号接收。

通过本发明提供的一种抗谐波干扰的方法及装置、系统，至少能够带来以下有益效果：

1、本发明在上行接收时利用信号重构进行谐波干扰频点检测，通过资源调度时规避谐波干扰频点的使用来提升UE(User Equipment，用户设备)的抗谐波干扰性能，适用于TDD场景。

2、本发明通过自适应检测谐波干扰频点，能够很好的跟踪谐波干扰频点的变化。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，一种抗谐波干扰的方法及装置、系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的一种抗谐波干扰的方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明的一种抗谐波干扰的装置的一个实施例的结构示意图；

图3是本发明的一种抗谐波干扰的系统的一个实施例的结构示意图；

图4是无线通信系统的一种结构示意图；

图5是本发明应用于TDD LTE系统基站侧的一种抗谐波干扰方法的原理示意图。

附图标号说明：

100.原始信号估计模块，200.重构模块，300.噪声估计模块，400.谐波估计模块，500.调度模块，20.基站，30.用户设备，40.抗谐波干扰的装置。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘制了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明的一个实施例，如图1所示，一种抗谐波干扰的方法，应用于基站侧，包括：

步骤S100对接收信号进行处理，得到原始信号估计。

步骤S200对原始信号估计进行重构。

具体地，典型的无线通信系统如图4所示，包括无线接入网(Radio AccessNetwork，RAN)11和核心网(Core Network，CN)12，用户设备(User Equipment，UE)13通过AN11接入到无线网络，经过CN 12与其它网络，例如数据网络(Data Nework)，通信。

RAN侧的设备可以称为RAN设备，又可以称为基站。在不同的通信制式中其名称不同，例如，在长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中称为演进型节点B(evolved NodeB，eNB)，在5G系统中，称为下一代节点B(gNB)。RAN设备与UE之间通过空口(Uu)通信。

基站处理包括射频处理和基带处理。在上行方向上，UE发送的数据经天线接收和射频处理后发送给基带处理。在下行方向上，对基站发送的数据进行基带处理，再通过射频处理和天线发送给UE。

本实施例应用于上行接收，其中接收信号为基带处理的输入信号。

一种实施方式，对接收信号进行解调处理,将解调处理后的结果作为一种原始信号估计，记为第一原始信号估计。对第一原始信号估计进行重构，即进行调制处理处理，得到重构信号，该重构信号为与该接收信号对应的一种发射信号估计。

另一种实施方式，对接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为一种原始信号估计，记为第二原始信号估计。对第二原始信号估计进行重构，即依次进行编码处理和调制处理，得到重构信号，该重构信号为与该接收信号对应的另一种发射信号估计。这种实施方式，根据译码后结果进行重构，重构信号更准确，使得后续的噪声估计信号更准确，从而使谐波干扰频点的检测更准确。另外，根据译码结果的CRC校验是否正确可以识别译码结果的准确性。优选地，若译码CRC校验正确，对原始信号估计进行重构以及执行后续的步骤；否则，放弃。

步骤S300根据接收信号和重构信号，得到噪声估计信号。

根据以下公式得到噪声估计信号n：

其中，y为接收信号，

为重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

步骤S400对噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点。

具体地，对噪声估计信号进行快速傅里叶变换，得到对应的频谱信息。从频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点。具体地，可从频谱信息中找出能量最强的前N个频点，N为预设数目，将前N个频点中能量超过预设门限的频点作为谐波干扰频点。也可以，从频谱信息中找出能量超过预设门限的频点，再从这些频点中挑选出能量最强的前N个频点，作为谐波干扰频点。

进一步可选地，采用前述方法挑选出本次符合要求的频点，频点数目不超过预设数目N，作为本次输出的候选干扰频点；根据本次输出的候选干扰频点与前一次输出的谐波干扰频点，确定本次输出的谐波干扰频点。也可根据本次输出的候选干扰频点与前多次输出的谐波干扰频点(比如，前3次)，确定本次输出的谐波干扰频点。比如，在候选干扰频点中，优选重复出现的频点作为谐波干扰频点，避免将偶尔出现的干扰频点作为谐波干扰频点，从而增强谐波干扰频点的识别准确性。

步骤S500避开谐波干扰频点进行资源调度。

可选地，在LTE系统中，避开谐波干扰频点所在的子载波进行资源调度，即不采用谐波干扰频点所在的子载波进行调度。通过控制信道将资源调度信息发送给UE，以提升UE的接收性能。

本实施例，通过在上行接收时利用信号重构进行谐波干扰频点检测，通过资源调度时规避谐波干扰频点的使用来提升UE的抗谐波干扰性能；能够自适应检测谐波干扰频点，跟踪谐波干扰频点的变化。

本发明的一个实施例，如图2所示，一种抗谐波干扰的装置40，位于基站，包括：

原始信号估计模块100，用于对接收信号进行处理，得到原始信号估计。

重构模块200，用于对原始信号估计进行重构。

具体地，本实施例应用于上行接收，其中接收信号为基带处理的输入信号。

一种实施方式，对接收信号进行解调处理,将解调处理后的结果作为一种原始信号估计，记为第一原始信号估计。对第一原始信号估计进行重构，即进行调制处理处理，得到重构信号，该重构信号为与该接收信号对应的一种发射信号估计。

另一种实施方式，对接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为一种原始信号估计，记为第二原始信号估计。对第二原始信号估计进行重构，即依次进行编码处理和调制处理，得到重构信号，该重构信号为与该接收信号对应的另一种发射信号估计。这种实施方式，根据译码后结果进行重构，重构信号更准确，使得后续的噪声估计信号更准确，从而使谐波干扰频点的检测更准确。另外，根据译码结果的CRC校验是否正确可以识别译码结果的准确性。优选地，若译码CRC校验正确，对原始信号估计进行重构以及执行后续的步骤；否则，放弃。

噪声估计模块300，用于根据接收信号和重构信号，得到噪声估计信号。

噪声估计模块300根据以下公式得到噪声估计信号n：

其中，y为接收信号，

为重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

谐波估计模块400，用于对噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点。

具体地，对噪声估计信号进行快速傅里叶变换，得到对应的频谱信息。从频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点。具体地，可从频谱信息中找出能量最强的前N个频点，N为预设数目，将前N个频点中能量超过预设门限的频点作为谐波干扰频点。也可以，从频谱信息中找出能量超过预设门限的频点，再从这些频点中挑选出能量最强的前N个频点，作为谐波干扰频点。

进一步可选地，采用前述方法挑选出本次符合要求的频点，频点数目不超过预设数目N，作为本次输出的候选干扰频点；根据本次输出的候选干扰频点与前一次输出的谐波干扰频点，确定本次输出的谐波干扰频点。也可根据本次输出的候选干扰频点与前多次输出的谐波干扰频点(比如，前3次)，确定本次输出的谐波干扰频点。比如，在候选干扰频点中，优选重复出现的频点作为谐波干扰频点，从而增强谐波干扰频点的识别准确性。

调度模块500，用于避开谐波干扰频点进行资源调度。

可选地，在LTE系统中，避开谐波干扰频点所在的子载波进行资源调度，即不采用谐波干扰频点所在的子载波进行调度。通过控制信道将资源调度信息发送给UE，以提升UE的接收性能。

本实施例，通过在上行接收时利用信号重构进行谐波干扰频点检测，通过资源调度时规避谐波干扰频点的使用来提升UE的抗谐波干扰性能；能够自适应检测谐波干扰频点，跟踪谐波干扰频点的变化。

需要说明的是，本发明提供的抗谐波干扰的装置的实施例与前述提供的抗谐波干扰的方法的实施例均基于同一发明构思，能够取得相同的技术效果。因而，抗谐波干扰的装置的实施例的其它具体内容可以参照前述抗谐波干扰的方法的实施例内容的记载。

本发明还提供了具体实施场景示例，将本申请提供的抗谐波干扰的方法和装置应用于TDD LTE系统的基站侧，用于提高UE的抗谐波干扰能力。

在TDD模式中，基站与UE之间的上行和下行通信使用同一频率信道的不同时隙，用时间来分离上行和下行，即某个时间段由基站发送信号给UE，另外的时间由UE发送信号给基站。

由于上、下行通信使用同一频率信道，所以可以由基站侧对上行信号进行谐波干扰检测，然后通过在资源调度时避免使用检测出的谐波干扰频点，从而降低对UE的谐波干扰，改善UE的接收性能。

处理原理示意图如图5所示，具体步骤如下：

步骤S1、基站利用控制信息对接收信号进行解调处理、译码处理，若CRC校验正确，则根据译码结果重构出当前接收信号的发射信号(即重构信号)。

步骤S2、根据接收信号、重构信号及当前信道估计矩阵H，进行谐波估计，输出谐波干扰频点。

当前信道估计矩阵H可以根据收到的参考信号进行信道估计得到。

步骤S2具体包括：

步骤S21、设时域上接收信号为y，重构信号为

则得到噪声估计信号

其中*表示卷积运算。

步骤S22、对噪声估计信号n进行FFT(快速傅里叶变换)分析，得到对应的频谱信息，并进一步得到在有用信号强度归一化下，噪声中各个频点的相对能量(又称为归一化能量，即基于信号强度为1的相对能量)，再从中找出相对能量大于预设门限，且能量最强的前m个频点f1～fm，将这些频点作为谐波干扰频点。

步骤S3、基站在资源调度时，将谐波干扰频点所在子载波空置，即不使用这些资源；并由控制信道将该信息下发给UE。

这样，谐波干扰频点不用于上、下行传输，可以降低谐波干扰频点对UE、基站的接收性能的影响。

步骤S22可以进一步变形为：

步骤S221、对噪声估计信号n进行FFT(快速傅里叶变换)分析，得到对应的频谱信息，并进一步得到在有用信号强度归一化下，噪声中各个频点的相对能量，再从中找出相对能量大于预设门限，且能量最强的前m个频点f1～fm，作为候选干扰频点。

步骤S222根据本次输出的候选干扰频点与前一次输出的谐波干扰频点，确定本次的谐波干扰频点。

也可根据本次输出的候选干扰频点与前多次输出的谐波干扰频点(比如，前3次)，确定谐波干扰频点。

根据本次输出的候选干扰频点与前一次/前多次输出的谐波干扰频点识别重复出现的频点，从本次输出的候选干扰频点中选择重复出现的频点作为谐波干扰频点，或者说，经过连续多次谐波干扰检测，重复出现的频点作为谐波干扰频点，说明这些干扰频点是稳定存在的，从而增强谐波干扰频点的识别准确性。

本发明的一个实施例，如图3所示，一种抗谐波干扰的系统，包括用户设备30、基站20；

用户设备30，用于发送上行信号；

基站20，包括抗谐波干扰的装置40，用于接收上行信号，对接收的上行信号进行谐波干扰频点检测，根据检测结果控制资源调度，并将资源调度信息发送给用户设备；

用户设备30，还用于接收资源调度信息，根据资源调度信息进行下行信号接收。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种抗谐波干扰的方法，其特征在于，包括：

对时域的接收信号进行处理，得到时域的原始信号估计；

对所述原始信号估计进行重构；

根据所述接收信号和重构信号，得到时域的噪声估计信号；

对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点；

避开所述谐波干扰频点进行资源调度；

所述的对时域的接收信号进行处理，得到时域的原始信号估计，包括：

对时域的接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为时域的原始信号估计；

所述的对所述原始信号估计进行重构，包括：对所述原始信号估计依次进行编码处理和调制处理；

根据以下公式得到噪声估计信号n：

；

其中，y为所述时域的接收信号，

为时域的重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

2.根据权利要求1所述的抗谐波干扰的方法，其特征在于，所述的对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点，包括：

对所述噪声估计信号进行快速傅里叶变换，得到对应的频谱信息；

从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点。

3.根据权利要求2所述的抗谐波干扰的方法，其特征在于，从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为谐波干扰频点，包括：

从所述频谱信息中挑选出能量超过预设门限，且频点数不超过预设数目的能量最强的频点作为本次输出的候选干扰频点；

根据所述候选干扰频点与至少前一次输出的谐波干扰频点，确定本次输出的谐波干扰频点。

4.根据权利要求1所述的抗谐波干扰的方法，其特征在于，所述的避开所述谐波干扰频点进行资源调度包括：

避开所述谐波干扰频点所在的子载波进行资源调度。

5.一种抗谐波干扰的装置，其特征在于，包括：

原始信号估计模块，用于对时域的接收信号进行处理，得到时域的原始信号估计；

重构模块，用于对所述原始信号估计进行重构；

噪声估计模块，用于根据所述接收信号和重构信号，得到时域的噪声估计信号；

谐波估计模块，用于对所述噪声估计信号进行频域分析，得到谐波干扰频点；

调度模块，用于避开所述谐波干扰频点进行资源调度；

所述原始信号估计模块，还用于对接收信号依次进行解调处理和译码处理,将译码处理后的结果作为原始信号估计；

所述重构模块，还用于对所述原始信号估计依次进行编码处理和调制处理；

所述噪声估计模块，还用于根据以下公式得到噪声估计信号n：

；

其中，y为所述时域的接收信号，

为时域的重构信号，H为当前信道估计矩阵，*表示卷积运算。

6.一种抗谐波干扰的系统，其特征在于，包括：

用户设备，用于发送上行信号；

基站，包括权利要求5所述的抗谐波干扰的装置，用于接收所述上行信号，对接收的上行信号进行谐波干扰频点检测，根据检测结果控制资源调度，并将资源调度信息发送给所述用户设备；

所述用户设备，还用于接收所述资源调度信息，根据所述资源调度信息进行下行信号接收。

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