CN1742440A - 无线通信系统中的干扰检测 - Google Patents

Abstract

一种接收机和一种方法被应用在无线通信系统中用于检测与共存雷达系统的干扰。从天线(100)接收到的一个信号被馈送通过所述接收机的一个模拟部分(200)和一个后续数字部分(300)。所述接收机包括：一个元件(240，260)，所述元件(240，260)具有一组预定义频率的一个先验已知衰减值；第一分支元件(230，252)，用于所述元件(240，260)之前的信号中导出第一检测信号(S10，S22)；和第二分支元件(251，270)，用于从所述元件(240，260)之后的信号中导出第二检测信号(S21，S30，S20)。另外，接收机包括处理装置(400)，用于处理第一(S10，S22)和第二(S21，S30，S20)检测信号如此以使第一(S10，S22)和第二(S21，S30，S20)检测信号之间的差值可与一个门限值相比较，在其中，所述门限值取决于该元件(240，260)的先验已知衰减值。取决于比较结果，一个频率被识别为是否干扰共存雷达系统。

Description

无线通信系统中的干扰检测

本发明涉及无线通信系统中的干扰检测。本发明尤其涉及一种在无线通信系统中用于检测与共存雷达系统的干扰的接收机和方法。

例如诸如无线局域网(WLAN)或者环球移动电信系统(UMTS)之类的某些无线通信系统被讨论操作在也被雷达系统使用的频带中。无线通信系统与雷达系统的这种共存导致来自两个系统的频带至少部分重叠的事实。例如，像HIPERLAN/2或IEEE802.11a那样的WLAN系统被规划为操作在从5150MHz到5350MHz以及从5470MHz到5725MHz的频率范围，而同时雷达系统使用从5250MHz到5850MHz的频率范围。

目前，当在5GHz范围中的一个无线通信系统被规划为与一个雷达系统共存时，规则是：雷达系统是主要用户。因此，必须遵循的是避免无线通信系统干扰雷达系统。因此，为了避免与雷达系统的一个可能冲突，无线通信系统必须腾出当前正被雷达系统使用的频率。

一个典型的雷达系统以脉冲的形式发射信号，脉冲宽度从大约0,05到100μS，且发射功率范围达60dBW。借此知识，无线通信系统中的接收机能够区分雷达信号与无线通信系统中发射的其它信号。如果例如对于一个被观察的频率，来自一个接收信号的信号强度在大约0,05到100μS的这样一个时间周期中超出某一个数值，则设想这个频率实际上被雷达系统使用。然后，无线通信系统不得不从被允许的发射频率列表中删除这个频率或者不得不更改目前使用的频率以避免对雷达系统的任何有害干扰。

如果在接收机中，例如在模数变换级之后在数字部分中测量信号强度，则来自雷达系统中的关于哪一频率当前被使用的指示是不明确的。由于在当前被观察的频率上发射的一个接收雷达信号或者是因为在某些其它频率上被发射但是被变换成被观察频率的一个雷达信号，则这个被测信号强度会超出一个门限值。例如借助于图像频率变换或混叠效应，这样的其它频率可以被变换成当前被观察的频率。图像频率变换由接收机中的模拟部分布置引起，其中该接收机作为一个具有有限图像抑制的外差接收机。混叠效应由接收机中的模拟数字变换级引起，它以一个受限抽样速率变换接收信号。因此，如果检测被安排在接收机的数字部分中，则更多频率被错误地确定为可能正在被同信道雷达系统使用。然后，更多频率象真正需要的那样被确定为被腾出并且因此无线通信系统中的可用发射频率数目超过要求被限制。

因此本发明的目的是克服上面提及的问题并提供一种用于在无线通信系统中检测干扰的接收机，其中从天线接收到的一个信号在模拟部分中的一条信号路径上被馈送给一个后续数字部分，所述接收机包括：第一分支元件，用于从信号路径上的信号中导出第一检测信号；第二分支元件，用于从信号路径上的信号中导出第二检测信号；放置在所述第一和所述第二分支元件之间的信号路径中的一个元件，其中该元件具有一组预定义频率的一个先验已知衰减值；和处理装置，用于处理第一和第二检测信号如此以使第一和第二检测信号之间的差值可与一个门限值相比较，在其中，所述门限值取决于该元件的先验已知衰减值。

另外，提供一种用于在无线通信系统中检测干扰的方法，其中无线通信系统具有用于从被允许的发射频率列表中发射和接收信号的发射机和接收机，并且其中无线通信系统与一个雷达系统共存，且所述方法包括如下步骤：用上面提供的接收机的一个天线接收信号；如果第一、第二和第三检测信号的两个之间的差值低于门限值，则把频率识别为干扰共存的雷达系统；并避免所述频率用于所述无线通信系统内的进一步发射。

为了检测与共存雷达系统一个的可能冲突，无线通信系统的接收机检测接收信号强度在某一个时间间隔是否超出某一个门限值。然后，根据本发明，真正干扰共存雷达系统的那些频率被选择。因此在第一和第二分支元件之间的所述元件被使用。该元件具有一个一组预定义频率的先验已知衰减值。对于在来自那个预定义频率组的频率上的信号，衰减较低；而对于除了该预定义频率组之外的频率上的信号，衰减较高。这造成：对于来自预定义频率组的频率，则那个元件之前和之后的信号之间的差值以及因此第一检测信号和第二检测信号之间的差值将变得较低；而对于其它频率则差值将变得较高。该差值与门限值相比较并且如果差值低于门限值，设想共存雷达系统实际上使用来自预定义频率组的频率。如果第二和第一检测信号之间的差值超出门限值，设想雷达系统实际上使用预定义频率之外的另一频率。因此，可区别一个被测的高信号强度由正在使用来自预定义频率组的频率的同信道雷达系统引起还是由正在使用其它频率但是该频率被变换成那个预定义频率组的雷达系统引起。利用它，与共存雷达系统的一个可能冲突的检测更为精确并且无线通信系统则只需要避免实际上干扰雷达系统的来自预定义频率组的那些频率用于进一步发射。

对本领域技术人员来说，本发明的其它特征和优点将从从属权利要求和一并考虑附图的如下详细说明中变得显而易见，附图中，

图1a-e示出了本发明的实施例。

除了根据本发明的某些附加元件之外，接收机的原理构造在所有的示出实施例1a-e中是类似的。本领域技术人员已知的这样一个原理接收机构造可以被分成天线100、模拟部分200和数字部分300。分别在元件布置方面的构造上的那些修改，只要它们没有影响本发明的原理，则都是可能的。从天线100接收到的信号在一条信号路径上被馈送通过模拟部分200。在模拟部分200中，尤其频率变换器和滤波器被安排该信号路径中。模数变换器然后把模拟信号从模拟部分200变换成为后续数字部分300中的一个数字信号。在数字部分300中，数字信号在数字接收机元件中被进一步处理。而且，这个数字接收机元件在这儿未更详细地描述，因为此类数字接收机的功能是熟知的并且也在本发明范围之外。如图1a-e所示，所有实施例共同的本发明的原理是第一分支元件230、252和第二分支元件251、270以及一个元件240、260，其中元件240、260具有预定义频率组的先验已知衰减值并且被安排在所述第一和第二分支元件之间。当信号在来自预定义频率组的一个频率上时，元件240、260对于通过信号具有一个较低的衰减。另一方面，当输入信号来自其它频率之一时，元件240、260具有一个显著较高的衰减。对于技术人员很明显：不仅预定义频率组的衰减值已知。甚至对于该元件，来自其它频率的几乎全部频率的衰减值也先验已知。然后，取决于衰减值，并因此取决于预定义频率组，定义一个门限值。从该元件的前后的分支元件中，第一和第二检测信号是可实现的。这样一个分支元件可以是每种元件，像检测信号强度并生成一个检测信号的定向耦合器，此检测信号与被测信号的信号强度成正比。第二和第一检测信号之间的差值与所述门限值进行比较并且比较结果给出一个指示：表示雷达系统是否实际上使用来自预定义频率组的一个频率。

现在，在下面将更详细地描述根据本发明的接收机的少数可能的实施例。图1a示出了一个实施例，在此，第一分支元件230被放置在低噪声放大器220之后以及混频器元件240之前。混频器元件240被专用为具有一组预定义频率的先验已知衰减值的元件。混频器元件对于被变换到中频上的标准频率间隔产生较低的衰减值，而对于变换到同一中频上的图像频率间隔产生一个较高的衰减值。因此，变换成中频的标准频率间隔在这里定义预定义频率组而图像频率间隔定义其它频率。或者换言之，预定义频率组由接收机的载频组成而其它频率是通过图像频率变换而被变换到同一中频上的频率。第二分支元件251被安排在混频器240之后。第一分支元件230从信号路径上的信号中提取第一检测信号S10并且第二分支元件251从信号路径上的信号中提取第二检测信号S21。优选地，分支元件230、251也同样是现有技术已知的定向耦合器。第一S10和第二S21检测信号被馈送给处理装置400。处理装置400包括第一PD1和第二PD2功率检测器元件。这些功率检测器元件必须能够跟踪一个典型的雷达信号。第一功率检测器的输出S10′和第二功率检测器元件的输出S21′然后被馈送到处理装置400中到各自的模拟数字变换器(A/D)。一个模数变换器把第一检测信号S10′变换成为第一数字信号D10。另外一个模数变换器把第二检测信号S21′变换成为第二数字信号D21。数字信号D10和D21然后可在接收机的数字部分300中与预定义门限值相比较。在优选解决方案中，根据方程式D＝|D10-(D20+IL)|(其中IL是元件的插入损耗)，第一数字信号D10和第二数字信号D20之间的差值的绝对值与门限值相比较。如果该差值超出预定义值，设想共存雷达系统只是正在使用除了来自预定义频率组的频率之外的其它频率。然后，无线通信系统既不需要改变目前使用的频率也不需要从被允许的发射频率列表中除去此频率。

图1d示出了一个实施例，它只是关于在处理装置400中的功率检测器元件之后的该元件而不同于图1a中的实施例。功率检测器SD1和SD2的输出在图1a中被馈送给模拟数字变换器，在这里，可替代地，被馈送给一个加法器。现有技术中也熟知的这样一个模拟加法器460可以包括好几个电阻和一个运算放大器。在模拟加法器中，检测信号S21′、S10′的差值与一个模拟门限值进行比较。正如之前早已描述的那样，取决于该差值是低于还是超出门限值，则无线通信系统能够判断是否有一个与共存雷达系统的可能冲突。

图1b示出了本发明的另一实施例。原理上，该布置与上述图1a和1d相同。该布置中的区别是：在这里，中频滤波器260被专用为具有预定义频率组的先验已知衰减值的元件。中频滤波器是带通滤波器元件，它在一个专用频带内的频率上具有一个低衰减而在那个频带之外的其它频率上具有高许多的衰减。在这里，来自带通滤波器260中的频率定义预定义频率组。第一分支元件252被放置在中频滤波器260之前而第二分支元件270被放置在那个中频滤波器260之后。第一检测信号S22和第二检测信号S30被馈送到处理装置400中。处理装置400包括早已描述的功率检测器PD1和PD2以及模数变换器，它们如前所述地处理检测信号S22和S30。

图1e是与图1b相同的布置，唯一的不同是：功率检测器的输出S22′和S30′被馈送给一个模拟加法器460。

图1c示出了本发明的一个改进实施例。接收机包括在低噪声放大器220和后续混频器240之间的信号路径中的第一分支元件230。第二分支元件位于混频器240和一个后续中频滤波器260的信号路径中。另外一个分支元件270位于中频滤波器260之后的信号路径中。提取的第一S10、第二S20和第三S30检测信号被馈送到处理装置400中。检测信号被输入到各自的功率检测器元件PD1、PD2和PD3中。所述功率检测器元件的每一个的输出然后在后续模数变换器中被模数变换。最后，数字信号D10、D20和D30与第一门限值以及另外一个门限值进行比较。那个实施例的优点是：将被错误地解释为同信道干扰的那些干扰数现在能够被正确地检测。因此，干扰检测更加精确。

在图1a的另外一个未示出的备选实施例中，代替从模拟部分200中的分支中导出第二数字检测信号，我们可以从接收机的数字部分300中直接导出第二数字检测信号D21。然后，不再需要有第二分支元件251。

对于所有的所述实施例，重要的是具有一个其中频率范围的衰减被先验已知的元件以及一个在那个元件前与后的分支元件。利用它，所述元件前与后的信号可以被比较然后比较结果给出一个指示，表示是否存在干扰问题。如何精确地实行该差别，对本领域技术人员来说很显然并因此未进一步解释。而且，有好些已知方法来计算差值。例如，如关于图1a中的实施例所述的，它可以在从所述元件前与后的被测信号的差值中计算一个绝对值时实行。另外，在一个可选实施例中，当相加两个负检测信号时，也能够计算该差值。本发明唯一重要的是检测在检测信号之间的一个差值。如果除预定义频率组之一之外的另一频率被检测，则无线通信系统既不需要从被允许的发射频率数中除去这个频率也不需要改变实际使用的频率。相反，如果检测到被观察的频率来自预定义频率组(这意味着差值低于门限值)，则无线通信系统必须避免所述被观察的频率被用于进一步的发射。

如果超出门限值的一个接收信号强度被测量，但是根据本发明的原理，进一步的测量导致这样一个结果：即，该结果表明该信号不在来自预定义频率组的一个频率上，则无线通信系统能继续在可用频率组上发射。但是应该考虑这样一种情形导致接收机中的一个较高的DC偏移，这会降低性能。在这种情况下，信号路径中另外的或者适合的现有滤波器元件应该被使用。

本发明原理在无线通信系统的接收机中的实施导致多个实施例和变体。这样一个接收机可以是无线通信系统内的一个分离的控制器单元或者是一个移动终端。在这种情况下，控制器单元或者移动终端二者都必须通知一个中心单元(像基站或接入点)是否检测到任何种类的干扰。另外，接收机本身可以是一个收发信机设备的接收机部分，像WLAN系统中的接入点或者UMTS系统中的基站。

Claims (18)

1.一种用于在无线通信系统中检测干扰的接收机，其中从天线(100)接收到的一个信号在模拟部分(200)中的一条信号路径上被馈送给一个后续数字部分(300)，所述接收机包括：

第一分支元件(230，252)，用于从信号路径上的信号中导出第一检测信号(S10，S22)；

第二分支元件(251，270)，用于从信号路径上的信号中导出第二检测信号(S21，S30，S20)；

放置在所述第一(230，252)和所述第二(251，270)分支元件之间的信号路径中的一个元件(240，260)，其中该元件(240，260)具有一组预定义频率的一个先验已知衰减值；和

处理装置(400)，用于处理第一(S10，S22)和第二(S21，S30，S20)检测信号如此以使第一(S10，S22)和第二(S21，S30，S20)检测信号之间的差值可与一个门限值相比较，在其中，所述门限值取决于该元件(240，260)的先验已知衰减值。

2.根据权利要求1的接收机，其特征在于：

一个低噪声放大器(220)被放置在第一分支元件(230，252)之前的模拟部分(200)的信号路径中。

3.根据权利要求1或2的接收机，其特征在于：

元件(240，260)是一个图像抑制混频器元件，其中预定义频率组由接收机的载频组成。

4.根据权利要求1或2的接收机，其特征在于：

元件(240，260)是一个带通滤波器元件，其中预定义频率组是该带通滤波器元件的带通内的频率。

5.根据权利要求4的接收机，其特征在于：

带通滤波器元件是一个中频滤波器元件或者一个基带滤波器元件。

6.根据权利要求1-5任何一个的接收机，包括：

另外一个分支元件(270)，该另外分支元件(270)用于从信号路径上的信号中导出第三检测信号(S30)；

另外一个元件(260)，它具有另外一组预定义频率的另外一个先验已知衰减值，被放置在第二(253)和所述另外(270)分支元件之间的信号路径中；和

处理装置(400)，用于处理第一(S10)、第二(S20)和第三(S30)检测信号，第二(S20)和第三(S30)检测信号之间的这样一个差值可与第二门限值相比较，其中第二门限值取决于所述另外元件(260)的所述另外先验已知衰减值。

7.根据权利要求1-6任何一个的接收机，其特征在于：

分支元件(230，251，252，253，270)是定向耦合器。

8.根据权利要求1-7任何一个的接收机，其特征在于：

处理装置(400)包括第一(PD1)和第二(PD2)功率检测器元件，其中第一检测信号(S10/S22)被输入到第一功率检测器元件(PD1)中而第二检测信号(S21，S30，S20)被输入到第二功率检测器元件(PD2)中。

9.根据权利要求8的接收机，其特征在于：

处理装置(400)还包括模拟数字变换器(450，451，452)，用于把功率检测器元件(S10′，S20′，S21′，S22′，S30′)的输出变换为数字信号(D10，D20，D21，D22，D30)，其中数字信号(D10，D20，D21，D22，D30)中的两个信号之间的差值可与门限值相比较。

10.根据权利要求8的接收机，其特征在于：

处理装置(400)还包括一个模拟加法器(460)，所述模拟加法器把第一、第二和第三输出信号(S10′，S20′，S21′，S22′，S30′)中的两个输出信号之间的差值与门限值进行比较。

11.根据权利要求10的接收机，其特征在于：

处理装置(400)还包括一个Schmitt触发器，用于把比较器的输出变换成为二进制信息。

12.根据权利要求1-11任何一个的接收机，其中：

接收机是无线局域网的接入点。

13.根据权利要求1-11任何一个的接收机，其中：

接收机是通用移动通信系统的基站。

14.根据权利要求1-11任何一个的接收机，其中：

接收机是控制器单元，它可与无线局域网的接入点连接。

15.根据权利要求1-11任何一个的接收机，其中：

接收机是移动终端，该移动终端可与无线局域网的接入点或者与通用移动通信系统的基站连接。

16.一种用于在无线通信系统中检测干扰的方法，其中无线通信系统具有用于从被允许的发射频率列表中发射和接收信号的发射机和接收机，并且其中无线通信系统与一个雷达系统共存，所述方法包括如下步骤：

用接收机的一个天线(100)接收信号，其中所述接收机是根据权利要求1-15任何一个的接收机；

如果第一、第二和第三检测信号的两个之间的差值低于门限值，则把频率识别为干扰共存的雷达系统；

避免所述频率用于所述无线通信系统内的进一步发射。

17.根据权利要求16的方法，其中：

避免那个频率的步骤是从无线通信系统内的被允许的发射频率列表中除去所述频率。

18.根据权利要求16或17的方法，其中：

避免那个频率的步骤是改变到与当前正在使用的频率不同的一个发射频率上。

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