CN116827367A - 一种强干扰源下的干扰消除接收机及接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种强干扰源下的干扰消除接收机及接收方法，涉及通信技术领域。所述方法包括：不依赖任何导频或解调目标的信号，仅获取多天线接收信号；根据多天线接收信号计算协方差矩阵，依据协方差矩阵进行干扰抵消；在干扰消除后进行基带信号处理。采用本发明技术方案，在强干扰下能够抵消干扰源的干扰，提升接收机在强干扰源下的目标信号接收性能和灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种强干扰源下的干扰消除接收机及接收方法。
背景技术
根据《窄带低功耗物联网网关设备在470MHz-510MHz频段的射频指标与测试指南》，国内窄带物联网通信主要在470MHz-510MHz频段。
其中，窄带低功耗物联网网关支持远距离窄带物联网无线通信协议，可应用于城域窄带物联网；可工作在非授权频段，如433MHz、470MHz～510MHz等；也可工作在授权频段，如230MHz、800MHz、900MHz频段。470MHz～510MHz频段的窄带低功耗物联网网关要符合规定的民用无线电计量仪表的技术要求。
广电频段占据了大部分频谱，仅在广电信号带宽边缘预留100kHz带宽供物联通通信。下表显示，470MHz～510MHz总共有40MHz带宽，共有5个广电频点，每个频点带宽为8MHz。
| 序号 | 信道号 | 对照频率 | 中心频率 |
| 1 | CH13 | 470-478MHz | 474MHz |
| 2 | CH14 | 478-486MHz | 482MHz |
| 3 | CH15 | 486-494MHz | 490MHz |
| 4 | CH16 | 494-502MHz | 498MHz |
| 5 | CH17 | 502-510MHz | 506MHz |
广电信号是用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing即正交频分复用技术)调制技术，信号带宽为7.11MHz，保护带为790kHz。预留给物联网通信仅100kHz带宽。真实外场测试中，某些地方广电信号强度在-80dBm左右，在100kHz内物联网通信带宽内其底噪也在-110dBm左右。说明干扰特别大，即使用于物联网通信极窄带宽也有大量广电频段的泄露干扰。
传统方法只考虑热噪声下接收机灵敏度，但当干扰增加时，接收机性能也随着干扰强度的增加而线性恶化。
在基于3GPP通信中，一般会采样MMSE-IRC算法提升干扰场景时的接收性能，这种算法需要估计每根天线的的信号导频。干扰消除算法中，/>是两天线处理后的数据，WRx,1是两天线或多天线接收的加权值，/> 其中I是单位阵，H1是信道矩阵(含功率信息)。如果简化发射端为单发，则/>如果知道干扰，则/>i是从2开始，代表干扰。在LTE接收机中，有些情况并未知道干扰矩阵，则通过噪声矩阵估计一起获得/>可见，传统MMSE-IRC算法需要目标用导频的估计目标信号的信道。而在极大干扰下，导频估计已经很不准，已经无法利用于极大干扰场景。
然而在非授权频段，干扰在是非常普遍存在的。基于此，本发明提出一种免信道估计的强干扰源下的干扰消除接收机及接收方法。
发明内容
本发明提供了一种强干扰源下的干扰消除接收方法，包括：
不依赖任何导频或解调目标的信号，仅获取多天线接收信号；
根据多天线接收信号计算协方差矩阵，依据协方差矩阵进行干扰抵消；
在干扰消除后进行基带信号处理。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，根据协方差矩阵进行干扰抵消，具体包括：
通过协方差矩阵计算多天线幅度相位干扰关系，获得天线干扰幅度相位关系矩阵；
根据多天线干扰幅度相位关系矩阵，确定多天线相位和幅度关系；
根据多天线相位和幅度关系，进行干扰抵消，在干扰消除后时频同步和解调。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，根据协方差矩阵进行干扰抵消，具体包括：在计算出协方差矩阵后，通过求逆方式直接进行干扰消除。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，射频通道通过A/D采样实际离散信号，采用α滤波算法或平滑协方差矩阵计算方法及时更新协方差矩阵。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，天线数量≥2。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，当天线数量为2时，设接收信号为r1(t)和r2(t)分别代表两路天线信号，其中，h1(t)为第一天线目标信号信道系数和能量强度，h2(t)为第二天线目标信号信道系数和能量强度，s(t)为发送信号，I(t)为固定干扰源，c1表示第一天线干扰信号的信道系数和能量强度，c2表示第二天线干扰信号的信道系数和能量强度，n1为第一天线的噪声系数，n2为第二天线的噪声系数。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，进行干扰抵消，具体包括：
根据协方差矩阵求最大特征根对应特征向量；
根据最大特征向量对应特征向量与天线信号进行干扰消除。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，最大特征向量对应特征向量F()是求最大特征向量函数，∈1和∈2为权重。
如上所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其中，计算r(t)＝∈2*r1(t)-∈1*r2(t)进行干扰消除。
本发明还提供一种强干扰源下的干扰消除接收机，包括天线、射频前端、射频、基带和MCU，基带位于射频与MCU之间，所述接收机执行上述任一项所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法。
本发明实现的有益效果如下：采用本发明技术方案，在强干扰下能够抵消干扰源的干扰，提升接收机在固定干扰源下的目标信号接收灵敏度。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种强干扰源下的干扰消除接收方法流程图。
图2是干扰消除方案示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种强干扰源下的干扰消除接收机示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供一种强干扰源下的干扰消除接收方法，适用于低功耗广域网的接收机技术，包括但不限NB IoT，Lora等接收机技术。本发明具体用于在基带上做处理，估计出干扰信道相对比得系数，把干扰消除掉。所述方法具体包括：
步骤110、不依赖任何导频或解调目标的信号，仅获取多天线接收信号；
天线接收信号代表从天线经过射频后到达到基带的信号，本发明基于多天线接收，因为干扰源是固定方向，则多天线间接收干扰时相对相位与幅度不变，利用这个相对不变性，估计出多天线间的干扰关系，然后利用干扰关系消除干扰。本发明不需要任何导频信号(导频信号指的是在无线通信中为测量或监控的目的而发送的信号)或解调目标的信号，仅通过天线接收信号获得天线间干扰幅度相位关系。
例如，以两天线接收信号获得两天线间干扰幅度相位关系为例来说明，天线数＞2的情况与天线数＝2的干扰消除方式相同，使用多天线接收信号进行多天线消除干扰能力更强，能够消除多个干扰源。设接收信号为r1(t)和r2(t)分别代表两路天线信号，/>其中，h1(t)为第一天线信号信道系数和能量强度，h2(t)为第二天线信号信道系数和能量强度，c1表示第一天线干扰信号的信道系数和能量强度，c2表示第二天线干扰信号的信道系数和能量强度，s(t)为发送信号，I(t)为固定干扰源，n1为第一天线的噪声系数，n2为第二天线的噪声系数。
步骤120、根据多天线接收信号计算协方差矩阵，依据协方差矩阵进行干扰抵消；
本申请实施例中，依据协方差矩阵进行干扰抵消，具体包括：
①通过多天线接收信号获得多天线干扰幅度相位关系矩阵，根据两天线干扰幅度相位关系矩阵，确定多天线相位和幅度关系；
②当单一干扰较大时，通过协方差矩阵直接计算多天线幅度相位干扰关系。
其中，统计协方差矩阵表示在t0时刻到t1时刻之间进行积分运算。
假设干扰占优时，且统计干扰较长时，此时协方差矩阵：
由于噪声有随机性，任何与噪声相关的累加后近似等于0，因此：
干扰较小时，LPWAN接收机因为接收机性能好，可以正常解调。当干扰是目标信号的若干倍，对正常解调性能有影响，因此假设大干扰场景时，干扰远大于目标信号，此时协方差矩阵简化如下：
设干扰信号为单位能量，简化的协方差矩阵仅含有多天线相位和幅度关系。
射频通道通过A/D采样实际离散信号，采用α滤波算法或平滑协方差矩阵计算方法及时更新协方差矩阵，快速跟踪干扰源的变化，则α值较大，如果干扰源方向变化不大，则取设α较小的值，具有滤波效果。
则Rv(n)＝α*r(n)*r(n)H+(1-α)*Rv(n-1)；
或者采用平均的方法：
当协方差矩阵Rv计算出来之后，则可以通过求逆方式直接进行干扰消除干扰抵消后进行时频同步和解调。
另外，本发明还提供另一种简化实施方式，根据协方差矩阵求最大特征根对应特征向量F()是求最大特征向量函数。
步骤130、在干扰消除后进行基带信号处理。
本申请实施例中，根据多天线相位和幅度关系，进行干扰抵消，在干扰消除后时频同步和解调；
具体地，计算干扰幅度相位后，进行干扰抵消然后用于基带信号处理，基带信号处理包括时频同步和解调。
图2是干扰消除方案示意图，两天线经过权重计算后得到最大特征根对应特征向量然后计算/>进行干扰抵消，干扰抵消后进行时频同步和解调。
需要说明的是，N根天线的简化算法依次类推，以其中任何一根天线为准，干扰抵消后获得N-1组数据。干扰抵消后进行时频同步，多组数据合并和解调。
实施例二
如图3所示，本发明实施例二提供一种强干扰源下的干扰消除接收机，包括天线、射频前端、射频、基带和MCU，基带位于射频与MCU之间，所述接收机执行实施例一所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，包括：
不依赖任何导频或解调目标的信号，仅获取多天线接收信号；
根据多天线接收信号计算协方差矩阵，依据协方差矩阵进行干扰抵消；
在干扰消除后进行基带信号处理。
2.如权利要求1所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，根据协方差矩阵进行干扰抵消，具体包括：
通过协方差矩阵计算多天线幅度相位干扰关系，获得天线干扰幅度相位关系矩阵；
根据多天线干扰幅度相位关系矩阵，确定多天线相位和幅度关系；
根据多天线相位和幅度关系，进行干扰抵消，在干扰消除后时频同步和解调。
3.如权利要求1所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，根据协方差矩阵进行干扰抵消，具体包括：在计算出协方差矩阵后，通过求逆方式直接进行干扰消除。
4.如权利要求2或3所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，射频通道通过A/D采样实际离散信号，采用α滤波算法或平滑协方差矩阵计算方法及时更新协方差矩阵。
5.如权利要求1所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，天线数量≥2。
6.如权利要求5所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，当天线数量为2时，设接收信号为r1(t)和r2(t)分别代表两路天线信号，其中，h1(t)为第一天线目标信号信道系数和能量强度，h2(t)为第二天线目标信号信道系数和能量强度，s(t)为发送信号，I(t)为固定干扰源，c1表示第一天线干扰信号的信道系数和能量强度，c2表示第二天线干扰信号的信道系数和能量强度，n1为第一天线的噪声系数，n2为第二天线的噪声系数。
7.如权利要求6所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，进行干扰抵消，具体包括：
根据协方差矩阵求最大特征根对应特征向量；
根据最大特征向量对应特征向量与天线信号进行干扰消除。
8.如权利要求7所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，最大特征向量对应特征向量F()是求最大特征向量函数，∈1和∈2为权重。
9.如权利要求8所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法，其特征在于，计算r(t)＝∈2*r1(t)-∈1*r2(t)进行干扰消除。
10.一种强干扰源下的干扰消除接收机，其特征在于，包括天线、射频前端、射频、基带和MCU，基带位于射频与MCU之间，所述接收机执行如权利要求1-9任一项所述的一种强干扰源下的干扰消除接收方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070155354A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Nokia Corporation | Interference rejection in radio receiver |
| US20090247107A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Qualcomm Incorporated | Simplified interference suppression in multi-antenna receivers |
| WO2013018716A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 日本電気株式会社 | 無線受信装置及び無線受信方法並びに無線システム |
| KR101432932B1 (ko) * | 2013-04-15 | 2014-09-23 | 광운대학교 산학협력단 | 재머 환경에서의 표적 방향 추정 방법 및 장치 |
| CN107404346A (zh) * | 2016-05-18 | 2017-11-28 | 北京信威通信技术股份有限公司 | 一种接收信号检测方法及系统 |
| CN114710382A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种时分双工多天线系统的干扰消除方法 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070155354A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Nokia Corporation | Interference rejection in radio receiver |
| US20090247107A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Qualcomm Incorporated | Simplified interference suppression in multi-antenna receivers |
| WO2013018716A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 日本電気株式会社 | 無線受信装置及び無線受信方法並びに無線システム |
| KR101432932B1 (ko) * | 2013-04-15 | 2014-09-23 | 광운대학교 산학협력단 | 재머 환경에서의 표적 방향 추정 방법 및 장치 |
| CN107404346A (zh) * | 2016-05-18 | 2017-11-28 | 北京信威通信技术股份有限公司 | 一种接收信号检测方法及系统 |
| CN114710382A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 四川创智联恒科技有限公司 | 一种时分双工多天线系统的干扰消除方法 |
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