CN115378447A - 空地同频系统干扰抑制方法、装置、电子设备和可读介质 - Google Patents

空地同频系统干扰抑制方法、装置、电子设备和可读介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种空地同频系统干扰抑制方法，所述方法包括：确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，基站集合内的第二基站与第一基站相互产生干扰；针对至少一个所述第二基站，确定与第二基站对应的RIS设备的位置，并确定入射至RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；根据干扰信号和干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使RIS设备根据权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除干扰信号。本公开实施例降低了ATG基站选址要求及成本，且对ATG系统物理性能不会造成影响。本公开还提供一种空地同频系统干扰抑制装置、电子设备和可读介质。

Description

空地同频系统干扰抑制方法、装置、电子设备和可读介质
技术领域
本公开涉及通信技术领域，具体涉及一种空地同频系统干扰抑制方法、装置、电子设备和可读介质。
背景技术
随着无线通信技术高速发展，频谱资源变的越发宝贵，各国政府对频谱资源的授权使用管理越来越严格，频谱资源的授权费用等也日益高昂，在全球很多地区，无线频谱资源相对稀缺且价格昂贵，很多中小运营商无法获得足够多优质且连续的频谱资源，因此加大了对无线通信系统，尤其是一些专用网络(例如面对海洋、高速铁路以及地对空无线通信网络)建设的难度，网络容量也因此受到限制。
在任何地点任何时刻都可以接入互联网已经成了人们最大的需求，相比在地面上广大的网络覆盖，在飞机上的乘客很难享受到如汽车、火车上类似的高速互联网连接体验，这主要是受限于对空覆盖无线网络的缺失，针对飞机这种超高速运动(时速在800-1200Km/h)的终端类型，业界已经研发了基于3G、4G、5G通信系统的ATG(air to ground，地空宽带通信)系统，并且在中国、欧盟、美国等国家和地区都有商用部署和实验飞行。
但是因为频率资源对于运营商来说非常珍贵，无法给ATG系统等行业应用分配独立的频率资源，所以在共享频谱上建立与地面无线通信系统使用相同频谱的ATG系统是各方可以接受的综合解决方案。如图1所示，现有的ATG系统等大多都是与地面4G、5G通信系统复用频率，这样就无法避免系统间干扰问题，对各自系统性能都会造成恶化，也需要进一步优化现有的干扰规避策略。
目前，现有的一种空地同频系统干扰抑制方案，是采用物理隔离的方式，将ATG系统基站与地面无线通信系统基站进行远距离隔离，通常会将ATG系统基站选址在较为偏远的地区，存在ATG系统基站选址要求高、构建成本高的问题。另一种现有的空地同频系统干扰抑制方案，采用波束抑制的方式，抑制ATG系统基站的信号发射，但是这样会以降低ATG系统的物理性能为代价。
发明内容
本公开提供一种空地同频系统干扰抑制方法、装置、电子设备和可读介质。
第一方面，本公开实施例提供一种空地同频系统干扰抑制方法，包括：
确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，所述基站集合内的第二基站与所述第一基站相互产生干扰；
针对至少一个所述第二基站，确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至所述RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；
根据所述干扰信号和所述干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
在一些实施例中，所述RIS设备为有源设备或无源设备，当RIS设备为有源设备时，在确定干扰消除信号的反射波束的权值信息之后，所述方法还包括：将所述权值信息发送给所述RIS设备。
在一些实施例中，所述确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，包括：
采用最小干噪比算法计算干扰消除信号的反射波束的权值信息。
在一些实施例中，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统或长期演进LTE通信系统,所述第一基站的天线将空间划分为多个栅格，每个所述栅格分别对应一组天线权重，所述确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，包括：
根据预设时长内各时刻所述第一基站接收到的邻区干扰和噪声信号和各栅格对应的天线权重，计算所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率；
根据所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率和预设的第一阈值确定干扰方向；
根据所述干扰方向、预设的第二阈值和所述第一基站的位置，确定所述第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在一些实施例中，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统，所述确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，包括：
根据第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，确定所述地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在一些实施例中，所述方法还包括建立所述映射关系，所述建立所述映射关系包括：
接收所述地面无线通信系统的各第二基站上报的第一基站标识，所述第一基站标识是所述第二基站在接收到所述第一基站发送的远端基站干扰管理参考信号RIM-RS且所述RIM-RS的接收功率大于第三阈值的情况下发送的；
建立所述第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，所述第二基站标识为发送所述第一基站标识的第二基站的标识。
在一些实施例中，所述确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，包括：
选择所述第二基站或所述第一基站的周边位置，并将选择出的位置作为与所述第二基站对应的RIS设备的位置。
在一些实施例中，与所述第二基站对应的RIS设备的位置在所述第一基站与所述第二基站之间的视距传输路径上。
在一些实施例中，所述干扰信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰信号和所述第二基站对所述第一基站的第二干扰信号；
所述干扰消除信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰消除信号，以及，所述第二基站对所述第一基站的第二干扰消除信号；
所述权值信息包括所述第一干扰消除信号的第一反射波束的第一权值信息，以及，所述第二干扰消除信号的第二反射波束的第二权值信息。
在一些实施例中，所述RIS设备为有源设备，所述将所述权值信息发送给所述RIS设备，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，包括：
将所述第一权值信息和第二权值信息发送给所述RIS设备，以使所述RIS设备在所述ATG系统为下行时隙且所述地面无线通信系统为上行时隙的时刻，根据所述第一权值信息对所述第一干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第一干扰消除信号的第一反射波束，以及，在所述地面无线通信系统为下行时隙且所述ATG系统为上行时隙的时刻，根据所述第二权值信息对所述第二干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第二干扰消除信号的第二反射波束。
又一方面，本公开实施例还提供一种空地同频系统干扰抑制装置，包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，
所述第一处理模块用于，确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，所述基站集合内的第二基站与所述第一基站相互产生干扰；
所述第二处理模块用于，针对至少一个所述第二基站，确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至所述RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；
所述第三处理模块用于，根据所述干扰信号和所述干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
又一方面，本公开实施例还提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如前所述的空地同频系统干扰抑制方法。
又一方面，本公开实施例还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被执行时实现如前所述的空地同频系统干扰抑制方法。
本公开实施例提供一种空地同频系统干扰抑制方法,所述方法包括：确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，基站集合内的第二基站与第一基站相互产生干扰；针对至少一个所述第二基站，确定与第二基站对应的RIS设备的位置，并确定入射至RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；根据干扰信号和干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使RIS设备根据权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除干扰信号。本公开实施例在实现空地同频系统干扰抑制的前提下，降低了ATG基站选址要求及成本，且对ATG系统物理性能不会造成影响。
附图说明
图1为ATG系统与地面无线通信系统相互干扰的示意图；
图2为本公开实施例提供的空地同频系统干扰抑制方法流程示意图；
图3为本公开实施例提供的确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合的流程示意图；
图4为本公开实施例提供的建立第一基站标识与第二基站标识之间映射关系的流程示意图；
图5为本公开实施例提供的ATG系统帧结构和地面NR系统帧结构的示意图；
图6为本公开实施例提供的LTE系统中利用无源RIS设备实现干扰抑制的示意图；
图7a为本公开实施例提供的利用有源RIS实现ATG系统基站对地面NR系统基站的干扰抑制的示意图；
图7b为本公开实施例提供的利用有源RIS实现地面NR系统基站对ATG系统基站的干扰抑制的示意图；
图8为本公开实施例提供的空地同频系统干扰抑制装置的结构示意图一；
图9为本公开实施例提供的空地同频系统干扰抑制装置的结构示意图二。
具体实施方式
在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
本文所述实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。因此，实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不旨在是限制性的。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
可重构智能反射面(Reconfigable Intelligent Surface，RIS)技术是一种革命性新技术，通过在平面上集成大量低成本的无源或者有源的反射元件，使其具有智能改变无线传播环境的能力，从而显著提升无线通信网络的性能。RIS技术的实质是控制不同元件的幅度和/或相位来独立的反射或者透射入射信号，从而协同实现用于增强或者零陷信号的无源波束形成，实现智能可编程的无线环境。
为了抑制空地同频系统干扰，并解决ATG系统基站选址要求高及成本高的问题以及ATG系统物理性能受影响的问题，本公开实施例通过引入RIS设备，用来降低ATG系统与同频地面无线通信系统之间的相互干扰，从而提升系统性能。本公开实施例将ATG系统与RIS设备联合使用，实现空地同频通信系统的干扰抑制，通过部署RIS设备，并通过优化选择RIS设备的放置位置及反射波束的权值信息，达到降低空地两个无线系统的相互干扰，从而进一步提升各自系统性能。
本公开实施例提供一种空地同频系统干扰抑制方法，所述方法应用于ATG系统与地面无线通信系统采用相同频谱资源的场景，如图2所示，所述空地同频系统干扰抑制方法包括以下步骤：
步骤11，确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，基站集合内的第二基站与第一基站相互产生干扰。
通常ATG系统基站的小区覆盖半径要远远大于地面无线通信系统基站的小区覆盖半径，因此一般每个ATG系统基站附近会有多个地面无线通信系统基站，在本步骤中，从一个ATG系统基站(即第一基站)对应的多个地面无线通信系统基站中选择出对该ATG系统基站干扰较大的地面无线通信系统基站(即第二基站)，形成基站集合。
在本步骤中，针对ATG系统中的每个第一基站，确定其对应的高干扰地面通信基站的集合，基站集合包括至少一个第二基站。在一些实施例中，可以根据ATG系统和地面无线通信系统的干扰测量方法，包括但不限于测量角度、时偏估计等参数，确定高干扰的地面无线通信系统的基站集合。需要说明的是，在实际ATG系统中，第一基站的数量很多，每一个第一基站都要通过上述步骤选择其所对应的同频地面无线通信系统的高干扰基站集合，各基站集合中的基站站点数目不一定相同。
步骤12，针对至少一个第二基站，确定与第二基站对应的RIS设备的位置，并确定入射至RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度。
在一些实施例中，可以为每个第二基站配置至少一个RIS设备。在本步骤中，可以根据ATG系统的第一基站的位置、地面无线通信系统的第二基站的位置和RIS设备的位置，确定入射至RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度。
步骤13，根据干扰信号和干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使RIS设备根据权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
在本步骤中，可以基于最小化干扰等原则确定干扰消除信号的反射波束的权值信息。
本公开实施例提供的空地同频系统干扰抑制方法,所述方法包括：确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，基站集合内的第二基站与第一基站相互产生干扰；针对至少一个所述第二基站，确定与第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；根据干扰信号和干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使RIS设备根据权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除干扰信号。本公开实施例在实现空地同频系统干扰抑制的前提下，降低了ATG基站选址要求及成本，且对ATG系统物理性能不会造成影响。
本公开实施例中，RIS设备可以是有源设备，也可以是无源设备，对于有源的RIS设备而言，其反射波束的权值信息可变，相应的，反射波束也可变；对于无源的RIS设备而言，其反射波束的权值信息一旦确定就会写入该无源的RIS设备中，该权值信息不能更改，相应的，反射波束不会发生变化。
在一些实施例中，当RIS设备为有源设备时，在确定干扰消除信号的反射波束的权值信息之后，所述方法还包括：将权值信息发送给所述RIS设备，这样，有源的RIS设备可以根据该权值信息形成干扰消除信号的反射波束，实现干扰抑制。
当干扰信号的入射波束的入射方向发生变化时，如果是有源的RIS设备，可以通过调整反射波束的权值信息对干扰消除信号进行适应性调整，即根据不同的干扰信号入射波束的入射方向自适应调整发射波束；如果是无源的RIS设备，则需要额外增加新的RIS设备产生新的干扰消除信号的反射波束，即通过部署更多的RIS设备来确保不同方向的干扰抑制。
需要说明的是，在RIS设备具有较强性能的情况下，在一些实施例中，在确定与第二基站对应的RIS设备的位置之后，也可以分别将基站集合内的第二基站的信息别发送给相应的RIS设备，由各RIS设备确定干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，并根据该权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束。
在一些实施例中，所述确定干扰消除信号的反射波束的权值信息(即步骤13)，包括：采用最小干噪比算法计算干扰消除信号的反射波束的权值信息。
ATG系统基站一般使用大规模多入多出(multiple-in multiple-out,MIMO)天线系统，MIMO天线将空间划分为多个栅格，每个栅格分别对应一组天线权重(以矩阵方式表示)，表示空间的不同来波方向。
当地面无线通信系统为NR(New Radio,新空口)通信系统或LTE(Long TermEvolution，长期演进)通信系统时,如图3所示，所述确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合(即步骤11)，包括以下步骤：
步骤111，根据预设时长内各时刻第一基站接收到的邻区干扰和噪声信号和各栅格对应的天线权重，计算所述时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率。
在本步骤中，将第一基站在预设时长内某一时刻接收到的邻区干扰和噪声信号分别与各栅格对应的天线权重相乘，分别得到该时刻的各栅格加权后的干扰数据。再对预设时长内各时刻下各栅格加权后的干扰数据进行功率计算，得到预设时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率。
在若干个上行子帧上不进行本小区数据调度，接收到的数据都是邻区干扰和噪声信号I(t)，此时分别用各组天线权重与各天线的接收数据相乘，得到各栅格加权后的接收干扰数据，再对预设时长内各栅格加权后的接收干扰数据进行功率计算，得到设时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率。
在一些实施例中，可以根据以下公式(1)计算预设时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率：
Figure BDA0003073919600000061
其中，NIi为预设时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率，I(t)为t时刻第一基站接收到的邻区干扰和噪声信号，Qi H为栅格i对应的天线权重的转置矩阵，t为预设时长内的时刻，i为第一基站的MIMO天线将空间划分的栅格的标识。
步骤112，根据所述时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率和预设的第一阈值确定干扰方向。
在本步骤中，将所述时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率与预设的第一阈值(即功率门限值)相比较，确定大于第一阈值的干扰功率所对应的栅格方向，作为高干扰的地面无线通信系统的基站集合的方向，这些方向即为干扰方向。
在一些实施例中，第一阈值可以为-100dBm/RE。
步骤113，根据干扰方向、预设的第二阈值和第一基站的位置，确定第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在本步骤中，选择位于干扰方向上，距离第一基站第二阈值的地面无线通信系统基站作为第二基站，并根据各第二基站形成该第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在一些实施例中，当地面无线通信系统为NR通信系统时，所述确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合(即步骤11)包括：根据第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，确定ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。也就是说，针对5G的NR地面无线通信系统，也可以不采用计算天线各栅格方向的干扰功率的方式确定ATG系统基站对应的地面无线通信系统的高干扰基站，而是直接根据ATG系统基站与NR地面无线通信系统基站的映射关系确定ATG系统基站对应的地面无线通信系统的高干扰基站。
在一些实施例中，如图4所示，建立所述映射关系的步骤包括：
步骤21，接收地面无线通信系统的各第二基站上报的第一基站标识，第一基站标识是第二基站在接收到第一基站发送的RIM-RS且RIM-RS的接收功率大于第三阈值的情况下发送的。
NR系统基站都支持RIM-RS(Remote Interference Management ReferenceSignal，远端基站干扰管理参考信号)的发射和检测，因此ATG系统的第一基站可以通过检测RIM-RS，获取对其产生高干扰的地面基站的集合。
在本步骤中，第一基站周期性的发射RIM-RS信号，其中包含第一基站的标识信息，第一基站周围的地面无线通信系统基站相应接收到RIM-RS信号，根据该RIM-RS信号接收功率的大小与预设功率门限(即第三阈值)比较，若大于第三阈值，则认为该地面无线通信系统基站与该第一基站互为高干扰基站，该地面无线通信系统基站上报该第一基站的标识。
步骤22，建立第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，第二基站标识为发送第一基站标识的第二基站的标识。
在本步骤中，建立第一基站标识与上报该第一基站标识的第二基站的标识之间的映射关系，并根据所述映射关系统计该第一基站对应的第二基站，以形成基站集合。
在一些实施例中，所述确定与第二基站对应的RIS设备的位置(即步骤12)，包括：选择第二基站或第一基站的周边位置，并将选择出的位置作为与第二基站对应的RIS设备的位置。也就是说，在ATG系统基站(即第一基站)附近设置RIS设备，或者，在高干扰的地面无线通信系统基站(即第二基站)附近设置RIS设备，第一基站、第二基站和相应的RIS设备可以位于同一直线上，也可以相互具有夹角。
为了实现更优的干扰抑制效果，在一些实施例中，与第二基站对应的RIS设备的位置在第一基站与该第二基站之间的视距无线传输(Line of Sight，LOS))路径上。相应的，干扰消除信号的反射波束的方向可以与干扰信号的入射波束的方向相反。
干扰信号包括第一基站对第二基站的第一干扰信号和第二基站对第一基站的第二干扰信号。干扰消除信号包括第一基站对第二基站的第一干扰消除信号，以及，第二基站对第一基站的第二干扰消除信号。权值信息包括第一干扰消除信号的第一反射波束的第一权值信息，以及，第二干扰消除信号的第二反射波束的第二权值信息。
当RIS设备为有源设备时，为了使RIS设备更好的降低ATG系统基站和地面无线通信系统基站间的干扰抑制，在一些实施例中，可以使RIS设备根据ATG系统和地面无线通信系统的无线帧结构来确定其干扰消除信号的反射波束的形成时机。
在一些实施例中，所述将权值信息发送给RIS设备，以使RIS设备根据权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束(即步骤14)，包括：将第一权值信息和第二权值信息发送给RIS设备，以使RIS设备在ATG系统为下行时隙且地面无线通信系统为上行时隙的时刻，根据第一权值信息对第一干扰信号的入射波束进行反射，形成第一干扰消除信号的第一反射波束，以及，在地面无线通信系统为下行时隙且ATG系统为上行时隙的时刻，根据第二权值信息对第二干扰信号的入射波束进行反射，形成第二干扰消除信号的第二反射波束。
以地面无线通信系统为NR系统为例，如图5所示，ATG系统采用20ms周期的无线帧结构，图中的每一格都表示时间长度为0.5ms的时隙，其中D/S/U分别表示下行、特殊和上行时隙。地面NR系统采用2.5ms双周期的帧结构，可以看到即使两个系统采用同步的方式，依然存在某个系统下行基站发射干扰另外系统的上行接收的最大干扰场景，基于此情况，引入有源RIS设备，在ATG系统为下行时隙且地面NR系统为上行时隙的时刻，使能第一权值信息，形成第一干扰消除信号的第一反射波束；在地面NR系统为下行时隙且ATG系统为上行时隙的时刻，使能第二权值信息，形成第二干扰消除信号的第二反射波束。
为清楚说明本公开实施例的方案，以下结合图6和图7a-7b，分别以LTE系统中利用无源RIS设备实现干扰抑制的实例和利用有源RIS设备实现ATG系统与地面NR系统干扰抑制的实例为例，对本公开实施例的空地同频系统干扰抑制方法进行详细说明。
图6为LTE系统中利用无源RIS设备实现干扰抑制的示意图，如图6所示，ATG系统和地面LTE系统都是TDD((Time Division Duplexing，时分双工)制式，共享相同的2.6G频段，因为小区覆盖距离不同，两个无线系统间都存在某个系统的下行基站发射干扰另外系统的上行接收的最大干扰场景，基于此情况，引入无源的RIS设备。
步骤1、首先对每个ATG系统基站(ATG eNB)逐一选择与其相互产生高干扰的LTE系统的基站集合，通常ATG系统基站的小区覆盖半径要远远大LTE系统基站的小区覆盖半径，所以一般每个ATG系统基站附近会有多个LTE系统基站，这里需要从中选择出对其干扰较大的LTE系统基站，形成基站集合。本实施例中的选择方法如下：ATG eNB的MIMO天线数目为64根，可将空间分为32个栅格，这些栅格表示空间的不同来波方向(垂直分为4组，水平分为8组)，并分别对应32组天线权重：Qi＝{Q1,Q2,…,Q32},i＝1,2,…,32。根据公式(1)计算预设时长内第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率NIi，并将干扰功率大于-100dBm/RE的栅格方向确定为干扰方向，干扰方向为图6所示的4个方向，选择位于上述4个干扰方向上，距离第一基站ATG eNB第二阈值的LTE系统基站eNB1、eNB2、eNB3、eNB4作为高干扰的地面基站(第二基站)，并形成包括eNB1、eNB2、eNB3、eNB4的该ATG eNB对应的LTE系统的基站集合。
步骤2、针对上一步中选择的每个高干扰的地面基站eNB1、eNB2、eNB3、eNB4，分别放置一个RIS设备，RIS设备放置的位置在ATG eNB和第二基站的LOS路径上，eNB1、eNB2、eNB3、eNB4的位置如图6所示。各RIS设备位置确定之后，干扰信号的入射波束的入射角度也就根据RIS设备的位置、ATG eNB的位置和第二基站的位置确定下来。
步骤3、根据各RIS设备放置的位置和干扰信号及其入射波束的入射角度，无源RIS设备的权值只要满足反射波束沿入射波束的入射方向反射即可，由此确定出干扰消除信号的反射波束的权值信息。将RIS设备固定反射波束的设计为垂直于RIS设备面板，产生的反射效果如图6中所示，虚线为干扰信号的入射波束，点状线为干扰消除信号的反射波束。
步骤4、RIS设备一旦接收到干扰信号的入射波束，就根据权值信息形成干扰消除信号的反射波束，并按照入射波束的入射方向出射反射波束。
通过上述无源RIS设备的引入和部署，ATG系统与地面LTE系统间的干扰被明显抑制，两个系统的性能都得到进一步的提高。
图7a-7b为利用有源RIS设备实现ATG系统与地面NR系统干扰抑制的示意图，ATG系统和地面NR系统都是TDD制式，共享相同的4.9G频段，两个通信系统小区覆盖距离不同，采用不同的无线帧结构，例如可以采用图5所示的无线帧结构。可以看到即使两个系统采用同步的方式，依然存在某个系统下行基站发射干扰另外系统的上行接收的最大干扰场景，基于此情况，引入有源的RIS设备。
步骤1，地面NR系统基站gNB支持RIM-RS信号的发射和检测，因此可以通过由ATG系统基站gNB发射RIM-RS信号获取对其产生高干扰的地面基站的集合。具体做法是，ATG gNB周期性的发射RIM-RS信号，其中包含ATG gNB的ID，其周围的地面NR系统基站gNB接收到对应的RIM-RS信号，根据其接收功率的大小与预设的功率门限(即第三阈值)比较，若大于功率门限，则可获知其与该ATG gNB互为高干扰基站(即该地面NR系统基站gNB为第二基站)，地面NR系统基站gNB上报该ATG gNB的ID，以建立ATG gNB的ID(即第一基站标识)与gNB ID(即第二基站标识)之间的映射关系，经过统计即可知道每个ATG gNB对应的地面NR系统的高干扰基站集合。如图7a所示，本实施例中以某个ATG gNB为例，选择出gNB1、gNB2、gNB3作为其对应的高干扰的地面基站(第二基站)，形成包括gNB1、gNB2、gNB3的地面NR系统的基站集合。
步骤2，针对上一步中选择的每个高干扰的地面基站gNB1、gNB2、gNB3，分别放置一个RIS设备，如图7a所示，ATG gNB、各RIS设备及其相应的gNB未设置在同一直线上。RIS设备位置确定之后，干扰信号的入射波束的入射角度也就根据RIS设备的位置、ATG eNB的位置和高干扰的地面基站的位置确定下来。
如图7b所示，对于地面NR系统基站下行发射干扰ATG基站上行接收的情况，为了实现更优的干扰抑制，对于gNB3而言，还可以通过额外放置智能反射设备RIS4来反射干扰信号，因为该干扰信号对于地面NR系统来说是有效的信号，通过反射该干扰信号可以增强所覆盖区域的NR系统性能，而原有的RIS3设备用来实现gNB3对于ATG gNB的干扰抑制。
步骤3，根据干扰信号和干扰信号的入射波束的入射角度，采用包括但不限于最小干噪比等零陷算法，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息。其中，抑制来自ATG gNB的干扰时(如图7a)，各RIS设备对应的权值为
Figure BDA0003073919600000091
其中，虚线为ATGgNB到gNB的干扰信号的入射波束，而点状线为RIS设备产生的干扰消除信号的反射波束。抑制来自gNB的干扰时(如图7b)，各RIS设备产生的权值为
Figure BDA0003073919600000092
其中，虚线为gNB到ATG gNB的干扰信号的入射波束，而点状线为RIS设备产生的干扰消除信号的反射波束。
步骤4，将权值信息发送给所述RIS设备后，在ATG系统为下行时隙且地面NR系统为上行时隙的时刻，各RIS设备使能其权值信息
Figure BDA0003073919600000101
形成各自的干扰消除信号的反射波束，以及，在地面NR系统为下行时隙且ATG系统为上行时隙的时刻，各RIS设备使能其权值信息
Figure BDA0003073919600000102
在上述时刻之外，RIS设备可以不使能权值信息，即不反射波束，从而达到节能的目的。
在本实施例中，权值信息及是否使能权值信息可以由ATG系统通过安装在RIS设备上的传输链路(例如WIFI)进行传输，也可以由RIS所配置的处理模块获取。
在ATG系统与地面无线通信采用相同频谱资源的情况下，本公开实施例通过引入RIS设备来抑制ATG系统与地面无线通信系统的相互干扰。采用本公开实施例的方案，可以在现有ATG系统中引入RIS设备，并通过优化选择RIS设备放置位置及其反射波束的权值信息，达到降低空地两个无线系统的相互干扰，从而进一步提升各自系统性能的目标。
基于相同的技术构思，本公开实施例还提供一种空地同频系统干扰抑制装置，如图8所示，所述空地同频系统干扰抑制装置包括第一处理模块101、第二处理模块102和第三处理模块103。
第一处理模块101用于，确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，所述基站集合内的第二基站与所述第一基站相互产生干扰。
第二处理模块102用于，针对至少一个所述第二基站，确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至所述RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度。
第三处理模块103用于，根据所述干扰信号和所述干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
在一些实施例中，所述RIS设备为有源设备或无源设备，当RIS设备为有源设备时，如图9所示，所述第三处理模块103还用于，在确定干扰消除信号的反射波束的权值信息之后，将所述权值信息发送给所述RIS设备。
在一些实施例中，第三处理模块103用于，采用最小干噪比算法计算干扰消除信号的反射波束的权值信息。
在一些实施例中，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统或长期演进LTE通信系统,所述第一基站的天线将空间划分为多个栅格，每个所述栅格分别对应一组天线权重，第一处理模块101用于，根据预设时长内各时刻所述第一基站接收到的邻区干扰和噪声信号和各栅格对应的天线权重，计算所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率；根据所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率和预设的第一阈值确定干扰方向；根据所述干扰方向、预设的第二阈值和所述第一基站的位置，确定所述第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在一些实施例中，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统，第一处理模块101用于，根据第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，确定所述地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
在一些实施例中，如图9所示，所述空地同频系统干扰抑制装置还包括接收模块104和映射关系建立模块105。
接收模块104用于，接收所述地面无线通信系统的各第二基站上报的第一基站标识，所述第一基站标识是所述第二基站在接收到所述第一基站发送的远端基站干扰管理参考信号RIM-RS且所述RIM-RS的接收功率大于第三阈值的情况下发送的。
映射关系建立模块105用于，建立所述第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，所述第二基站标识为发送所述第一基站标识的第二基站的标识。
在一些实施例中，第二处理模块102用于，选择所述第二基站或所述第一基站的周边位置，并将选择出的位置作为与所述第二基站对应的RIS设备的位置。
在一些实施例中，与所述第二基站对应的RIS设备的位置在所述第一基站与所述第二基站之间的视距传输路径上。
在一些实施例中，所述干扰信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰信号和所述第二基站对所述第一基站的第二干扰信号；
所述干扰消除信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰消除信号，以及，所述第二基站对所述第一基站的第二干扰消除信号；
所述权值信息包括所述第一干扰消除信号的第一反射波束的第一权值信息，以及，所述第二干扰消除信号的第二反射波束的第二权值信息。
在一些实施例中，所述RIS设备为有源设备，第三处理模块103用于，将所述第一权值信息和第二权值信息发送给所述RIS设备，以使所述RIS设备在所述ATG系统为下行时隙且所述地面无线通信系统为上行时隙的时刻，根据所述第一权值信息对所述第一干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第一干扰消除信号的第一反射波束，以及，在所述地面无线通信系统为下行时隙且所述ATG系统为上行时隙的时刻，根据所述第二权值信息对所述第二干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第二干扰消除信号的第二反射波束。
本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器以及存储装置；其中，存储装置上存储有一个或多个程序，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现如前述各实施例所提供的空地同频系统干扰抑制方法。
本公开实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，该计算机程序被执行时实现如前述各实施例所提供的空地同频系统干扰抑制方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本发明的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (13)

1.一种空地同频系统干扰抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，所述基站集合内的第二基站与所述第一基站相互产生干扰；
针对至少一个所述第二基站，确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至所述RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；
根据所述干扰信号和所述干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RIS设备为有源设备或无源设备，当RIS设备为有源设备时，在确定干扰消除信号的反射波束的权值信息之后，所述方法还包括：将所述权值信息发送给所述RIS设备。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，包括：
采用最小干噪比算法计算干扰消除信号的反射波束的权值信息。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统或长期演进LTE通信系统,所述第一基站的天线将空间划分为多个栅格，每个所述栅格分别对应一组天线权重，所述确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，包括：
根据预设时长内各时刻所述第一基站接收到的邻区干扰和噪声信号和各栅格对应的天线权重，计算所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率；
根据所述时长内所述第一基站的上行子帧在各栅格方向的干扰功率和预设的第一阈值确定干扰方向；
根据所述干扰方向、预设的第二阈值和所述第一基站的位置，确定所述第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面无线通信系统为新空口NR通信系统，所述确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，包括：
根据第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，确定所述地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括建立所述映射关系，所述建立所述映射关系包括：
接收所述地面无线通信系统的各第二基站上报的第一基站标识，所述第一基站标识是所述第二基站在接收到所述第一基站发送的远端基站干扰管理参考信号RIM-RS且所述RIM-RS的接收功率大于第三阈值的情况下发送的；
建立所述第一基站标识与第二基站标识之间的映射关系，所述第二基站标识为发送所述第一基站标识的第二基站的标识。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，包括：
选择所述第二基站或所述第一基站的周边位置，并将选择出的位置作为与所述第二基站对应的RIS设备的位置。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，与所述第二基站对应的RIS设备的位置在所述第一基站与所述第二基站之间的视距传输路径上。
9.如权利要求1、2、4-8任一项所述的方法，其特征在于，所述干扰信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰信号和所述第二基站对所述第一基站的第二干扰信号；
所述干扰消除信号包括所述第一基站对所述第二基站的第一干扰消除信号，以及，所述第二基站对所述第一基站的第二干扰消除信号；
所述权值信息包括所述第一干扰消除信号的第一反射波束的第一权值信息，以及，所述第二干扰消除信号的第二反射波束的第二权值信息。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述RIS设备为有源设备，所述将所述权值信息发送给所述RIS设备，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，包括：
将所述第一权值信息和第二权值信息发送给所述RIS设备，以使所述RIS设备在所述ATG系统为下行时隙且所述地面无线通信系统为上行时隙的时刻，根据所述第一权值信息对所述第一干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第一干扰消除信号的第一反射波束，以及，在所述地面无线通信系统为下行时隙且所述ATG系统为上行时隙的时刻，根据所述第二权值信息对所述第二干扰信号的入射波束进行反射，形成所述第二干扰消除信号的第二反射波束。
11.一种空地同频系统干扰抑制装置，其特征在于，包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，
所述第一处理模块用于，确定地空宽带通信ATG系统的第一基站对应的地面无线通信系统的基站集合，所述基站集合内的第二基站与所述第一基站相互产生干扰；
所述第二处理模块用于，针对至少一个所述第二基站，确定与所述第二基站对应的可重构智能反射面RIS设备的位置，并确定入射至所述RIS设备的干扰信号的入射波束的入射角度；
所述第三处理模块用于，根据所述干扰信号和所述干扰信号的入射波束的入射角度，确定干扰消除信号的反射波束的权值信息，以使所述RIS设备根据所述权值信息对干扰信号的入射波束进行反射，形成干扰消除信号的反射波束，以消除所述干扰信号。
12.一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-10任一项所述的空地同频系统干扰抑制方法。
13.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被执行时实现如权利要求1-10任一项所述的空地同频系统干扰抑制方法。
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