CN1874202A - 智能天线系统中干扰抑制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能天线系统中的干扰抑制方法，包括以下步骤：在基站指定码道m进行干扰检测；对占用码道进行处理，获取占用码道的信号空间特征和干扰空间特征；根据干扰空间特征和信号空间特征，进行干扰抑制的判定，对需要进行干扰抵消算法的占用码道，计算零缺陷值，然后进行上行波束赋行；对不需要进行干扰抵消算法的占用码道，直接进行上行波束赋行。其实施可以提高上行的信噪比，同时改善下行波束赋形，提升通信的质量；而且其实施无须增加任何训练序列以及其他系统开销。

Description

智能天线系统中干扰抑制的方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统，更确切地说是涉及智能天线系统中干扰抑制的方法。

背景技术

在无线通信系统中，存在的各种干扰，严重影响无线通信系统的通话质量。例如，SCDMA(同步码多分址)无线通信系统工作在1785～1805的频段上，在这个频段上存在着GSM-DCS1800交调干扰，微波通信干扰、无线电干扰机干扰、GSM直放站干扰等众多系统外部干扰，另外，还有SCDMA的基站、手机自身由于故障或失步造成的系统内部干扰。由于SCDMA采用了CDMA(码多分址)技术，CDMA系统作为干扰受限系统，对于强干扰的抑制能力较差。因此，这些干扰常常会严重影响SCDMA系统的通话质量。

在具有智能天线的无线通信系统中，由于解扩、对空间特征的处理、实现上行波束赋形，可以在一定程度上使得信干噪比(SINR)大大增加，改善了通信的容量和质量。例如，中国专利ZL97104039.7记载了时分双工(TDD)码多分址(CDMA)的智能天线系统中，利用上行业务码道(业务码道即占用码道)计算天线阵列的权值计算空间特征的方法。

但是，在强干扰的环境下用户的空间特征将受到干扰空间特征的影响，这时使用污染后的空间特征作为用户的空间特征，采用这个空间特征进行波束赋形会降低系统的上行信噪比。

因此，需要一种智能天线系统中干扰抑制的方法，降低干扰的空间特征对用户空间特征的影响，同时改善下行波束赋形，提升系统性能。

发明内容

本发明提出一种在智能天线系统中，利用智能天线的方向性，进行干扰抑制、提升系统性能的方法，其包括以下步骤：

(1)在基站指定码道m进行干扰检测；

(2)对占用码道进行处理，获取占用码道的信号空间特征和干扰空间特征，；

(3)根据干扰空间特征和信号空间特征，进行干扰抑制的判定，对需要进行干扰抵消算法的占用码道，执行步骤(4)，对不需要进行干扰抵消算法的占用码道，直接执行步骤(5)；

(4)对占用码道，计算零陷权值；

(5)进行上行波束赋形。

其中，步骤(1)中的对指定码道m进行干扰检测包括：基站对码道m在上行同步点左右各偏移n个采样点共2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，并且根据得到的每根天线的权值进行阵列信号合成，求出2n+1个同步点的符号功率和信噪比。

优选地，以2n+1个同步点中信噪比最高的同步点为最佳同步点，占用码道的信号空间特征为最佳同步点上的每根天线的权值，占用码道的干扰空间特征为最佳同步点相对应的码道m上的每根天线的权值。

优选地，步骤(3)中根据干扰强度来判断是否需要使用干扰抵消算法，当I_i＞T/c时，认为干扰较大，需要进行干扰抵消处理；当I_i≤T/c时，认为干扰较小，不需要进行干扰抵消处理；其中，I_i为最佳同步点对应的空闲码道的功率，T为占用码道功率控制参考值，c为调节因子。

或者，对占用码道进行处理时，对占用码道在2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，以该权值作为该占用码道的信号空间特征；以该占用码道2n+1个同步点相对应的码道m的每根天线的权值分别作为该占用码道上干扰的空间特征。

或者，步骤(3)中根据干扰强度来判断是否需要使用干扰抵消算法，当I_i＞T/c时，认为该占用码道干扰较大，需要进行干扰抵消处理；当I_i≤T/c时，认为该占用码道干扰较小，不需要进行干扰抵消处理；其中，I_i为码道m在2n+1个同步点上的功率的平均值，T为占用码道功率控制参考值，c为调节因子。

优选地，步骤(3)中根据占用码道的最大信干噪比来判断是否需要使用干扰抵消算法，当占用码道的最大信干噪比(SINR)小于某一参考值(MxdB)时，认为干扰较大，需要进行干扰抵消处理，否则认为干扰较小，不需要进行干扰抵消处理。

优选地，零陷权值(NullWeight)的计算方法为，

         NullWeight＝SS-nullcoeff*SI^H*SS*SI/‖SI‖²

其中SS为占用码道的信号空间特征，SI为占用码道相对应的干扰空间特征，SI^H是SI的共轭转置矩阵，nullcoeff为干扰抵消算法的调节因子。

优选地，进行上行波束赋行时，如果不需要进行干扰抵消，则利用原有的空间特征的处理、实现上行波束赋形；如果需要进行干扰抵消，则利用占用码道在最佳同步点的零陷权值重新对阵列信号进行合并处理，实现上行波束赋形。

或者，进行上行波束赋行时，如果不需要进行干扰抵消，则利用原有的空间特征的处理、实现上行波束赋形；如果需要进行干扰抵消，根据该占用码道的2n+1个采样点上的信号空间特征分别与码道m的2n+1个采样点的干扰空间特征做零陷处理后的权值，对占用码道进行阵列信号合成，找到SNR最大的点作为最佳同步点；利用该最佳同步点的权值重新对阵列信号进行合并处理，实现上行波束赋形。

优选地，所述的码道m，在系统运行过程中将不再分配给用户使用。

优选地，调节因子c的取值范围是：4～8。

优选地，当判断需要使用干扰抵消算法时，nullcoef的取值范围为0.9～1，当判断不需要使用干扰抵消算法时，nullcoef＝0。

本发明充分利用智能天线的方向性采用“零陷”的方法，其实施可以从用户的空间特征中滤除干扰源空间特征，从而得到最优的用户空间特征向量。使用最优空间特征向量重新处理天线阵列的解扩结果，可以提高上行的信噪比，同时改善下行波束赋形，提升通信的质量。同时，本发明的实施无须增加任何训练序列以及其他系统开销。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1为智能天线系统中干扰抑制方法的流程图；

图2为调用干扰抵消算法的一种判断条件示意图；

图3为调用干扰抵消算法的又一种判断条件示意图；

图4为调用干扰抵消算法的再一种判断条件示意图。

具体实施方式

图1示出了智能天线系统中干扰抑制方法的整体流程。

例1

首先，进行干扰检测，在基站端指定码道m，码道m在系统运行过程中将不再分配给用户使用。即码道m始终空闲，专门用于干扰检测。基站对码道m在上行同步点左右各偏移n个采样点(finger)共2n+1个同步点上(n≥3，n值取决于计算能力和要求的精度)，分别进行解扩、求每根天线的权值(Weight)，并且根据得到的每根天线的权值进行阵列信号合成，求出符号(Symbol)功率。

其次，对占用码道进行处理，获取信号空间特征和干扰空间特征。在此之前先进行最佳同步点的获取，包括：对业务码道在上行同步点左右各偏移n个采样点共2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，并且根据得到的每根天线的权值进行阵列信号合成，求出各业务码道符号功率和信噪比，以各码道信噪比最高的同步点为最佳同步点；将占用码道的最佳同步点(2n+1个同步点上解得的信噪比最高的同步点为最佳同步点)上的每根天线的权值(Weight)作为该码道信号的空间特征(同中国专利ZL97104039.7)；选用与该占用码道的最佳同步点相对应的码道m的每根天线的权值(Weight)作为该占用码道上干扰的空间特征。

再次，对是否需要进行干扰抵消算法进行判断。判断时可以采用如图2所示方法。如图2所示，根据干扰强度(空闲码道功率)来判断是否使用干扰抵消算法。设空闲码道在2n+1个同步点上的功率分别为I_-n，I_-n+1，…，I，I₁，…，I_n-1，I_n，某占用码道的最佳同步点对应的空闲码道的功率为干扰功率I_i(i＝-n，-n+1，…，0，1，…，n-1，n)，占用码道功率控制参考值为T，则：若I_i＞T/c，认为干扰较大，使用干扰抵消算法；若I_i≤T/c，认为干扰较小，不使用干扰抵消算法。其中c为调节因子，取值范围为[4，8]。

如果判断需要进行干扰抵消算法，对占用码道的最佳同步点，计算零陷权值。

零陷权值NullWeight＝SS-nullcoeff*SI^H*SS*SI*/‖SI‖²

其中SS为占用码道的信号空间特征，SI为占用码道相对应的干扰空间特征，SI^H是SI的共轭转置矩阵，nullcoeff为干扰抵消算法的调节因子。当根据判决条件使用干扰抵消算法时，nullcoef的取值范围为0.9～1，当根据判决条件不使用干扰抵消算法时，nullcoef＝0

最后，利用求得零陷权值进行上行波束赋行。利用求得的占用码道的零陷权值重新对阵列信号进行合并处理，获得更好的信号空间增益，提高信号的质量。

例2

除了判断时可以采用如图3所示方法，与例1相同。

如图3所示，根据信干噪比(SINR)来判断是否使用干扰抵消算法。如果占用码道的最大信干噪比SINR小于某一参考值MxdB则使用干扰抵消算法。否则，则不使用干扰抵消算法。其中信干噪比是信号功率与干扰和噪声功率的比值，这是衡量通信质量的一个标准，按 $\mathrm{SINP}=20\·{\log }_{10}\left(\frac{S}{I+N}\right)$ 计算，其中S为信号功率，I干扰功率，N为噪声功率。

例3

首先，进行干扰检测，在基站端指定码道m，码道m在系统运行过程中将不再分配给用户使用。即码道m始终空闲，专门用于干扰检测。基站对码道m在上行同步点左右各偏移n个采样点(finger)共2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值(Weight)，并且根据得到的每根天线的权值进行阵列信号合成，求出符号(Symbol)功率。

其次，对占用码道进行处理，获取信号空间特征和干扰空间特征。包括：对占用码道在2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，作为该占用码道的信号空间特征(同中国专利ZL97104039.7)；选用与该占用码道2n+1个同步点相对应的码道m的每根天线的权值(Weight)分别作为该占用码道上干扰的空间特征。

再次，对是否需要进行干扰抵消算法进行判断。判断时可以采用如图4所示的方法。

如图4所示，根据干扰强度(空闲码道功率)来判断是否使用干扰抵消算法。设空闲码道在2n+1个同步点上的功率分别为I_-n，I_-n+1，…，I，I₁，…，I_n-1，I_n取空闲码道在2n+1个同步点上的功率均值作为干扰功率I_i，占用码道功率控制参考值为T，则：若I_i＞T/c，认为干扰较大，使用干扰抵消算法；若I_i≤T/c，认为干扰较小，不使用干扰抵消算法。其中c为调节因子，取值范围为[4，8]。

如果判断需要进行干扰抵消算法，对占用码道2n+1个同步点计算零陷权值。

零陷权值NullWeight＝SS-nullcoeff*SI^H*SS*SI/‖SI‖²

其中SS为占用码道的信号空间特征，SI为占用码道相对应的干扰空间特征，是SI的共轭转置矩阵，nullcoeff为干扰抵消算法的调节因子。当根据判决条件使用干扰抵消算法时，nullcoef的取值范围为0.9～1，当根据判决条件不使用干扰抵消算法时，nullcoef＝0

最后，根据占用码道的2n+1个采样点上的信号空间特征分别与第码道m的2n+1个采样点的干扰空间特征做零陷处理后的权值，对占用码道进行阵列信号合成，找到SNR最大的点作为最佳同步点，利用此权值进行波束赋形，获得更好的信号空间增益，提供信号质量。

例4

除了判断时可以采用如图3所示方法，根据信干噪比(SINR)来判断是否使用干扰抵消算法，其它与例3相同。

下表给出SCDMA系统中应用本发明的几个实例，来阐明本发明的有益效果。以上所有技术方案的技术效果均在下表的范围之内。

/	/	空闲上行功率	呼通率	上行占用码道信噪比
					c＝4nullcoef＝0.9	使用本发明前	-92～-96dBm	不易呼通	3～6
使用本发明后	/	正常呼通	13～17
				c＝8nullcoef＝1		使用本发明前	-92～-96dBm	不易呼通	3～6
使用本发明后	/	正常呼通	14～16
					c＝6nullcoef＝0.96	使用本发明前	-92～-96dBm	不易呼通	3～6
使用本发明后	/	正常呼通	12～18

由上表可以看出，应用本发明后，SCDMA系统呼通率提高，降低了干扰的空间特征对用户空间特征的影响，同时改善下行波束赋形，上行占用码道信噪比明显提高，通话质量清晰，可懂。

仅是出于进行说明和描述本发明的目的，给出了以上SCDMA系统的实例。但是，可以理解，本发明的方法也适用于CDMA系统(包括CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)。本领域普通技术人员可以在本发明的主旨和范围之内对具体实施方式进行修改而不背离本发明。

Claims (13)

1.一种智能天线系统中的干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在基站指定码道m进行干扰检测；

(2)对占用码道进行处理，获取占用码道的信号空间特征和干扰空间特征，；

(3)根据干扰空间特征和信号空间特征，进行干扰抑制的判定，对需要进行干扰抵消算法的占用码道，执行步骤(4)，对不需要进行干扰抵消算法的占用码道，直接执行步骤(5)；

(4)对占用码道，计算零陷权值；

(5)进行上行波束赋形。

2.如权利要求1所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤(1)中的对指定码道m进行干扰检测包括：基站对码道m在上行同步点左右各偏移n个采样点共2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，并且根据得到的每根天线的权值进行阵列信号合成，求出2n+1个同步点的符号功率和信噪比。

3.如权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，以2n+1个同步点中信噪比最高的同步点为最佳同步点，占用码道的信号空间特征为最佳同步点上的每根天线的权值，占用码道的干扰空间特征为最佳同步点相对应的码道m上的每根天线的权值。

4.如权利要求3所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤(3)中根据干扰强度来判断是否需要使用干扰抵消算法，当I_i＞T/c时，认为干扰较大，需要进行干扰抵消处理；当I_i≤T/c时，认为干扰较小，不需要进行干扰抵消处理；

其中，I_i为最佳同步点对应的空闲码道的功率，T为占用码道功率控制参考值，c为调节因子。

5.如权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，对占用码道进行处理时，对占用码道在2n+1个同步点上，分别进行解扩、求每根天线的权值，以该权值作为该占用码道的信号空间特征；以该占用码道2n+1个同步点相对应的码道m的每根天线的权值分别作为该占用码道上干扰的空间特征。

6.如权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤(3)中根据干扰强度来判断是否需要使用干扰抵消算法，当I_i＞T/c时，认为该占用码道干扰较大，需要进行干扰抵消处理；当I_i≤T/c时，认为该占用码道干扰较小，不需要进行干扰抵消处理；

其中，I_i为码道m在2n+1个同步点上的功率的平均值，T为占用码道功率控制参考值，c为调节因子。

7.如权利要求2所述的干扰抑制方法，其特征在于，步骤(3)中根据占用码道的最大信干噪比来判断是否需要使用干扰抵消算法，当占用码道的最大信干噪比(SINR)小于某一参考值(MxdB)时，认为干扰较大，需要进行干扰抵消处理，否则认为干扰较小，不需要进行干扰抵消处理。

8.如权利要求1、2、4、6、7之一所述的干扰抑制方法，其特征在于，零陷权值(NullWeight)的计算方法为，

NullWeight＝SS-nullcoeff*SI^H*SS*SI/‖SI‖²

其中SS为占用码道的信号空间特征，SI为占用码道相对应的干扰空间特征，SI^H是SI的共轭转置矩阵，nullcoeff为干扰抵消算法的调节因子。

9.如权利要求4、7之一所述的干扰抑制方法，其特征在于，进行上行波束赋行时，

如果不需要进行干扰抵消，则利用原有的空间特征的处理、实现上行波束赋形；

如果需要进行干扰抵消，则利用占用码道在最佳同步点的零陷权值重新对阵列信号进行合并处理，实现上行波束赋形。

10.如权利要求6、7之一所述的干扰抑制方法，其特征在于，进行上行波束赋行时，

如果不需要进行干扰抵消，则利用原有的空间特征的处理、实现上行波束赋形；

如果需要进行干扰抵消，根据该占用码道的2n+1个采样点上的信号空间特征分别与码道m的2n+1个采样点的干扰空间特征做零陷处理后的权值，对占用码道进行阵列信号合成，找到SNR最大的点作为最佳同步点；利用该最佳同步点的权值重新对阵列信号进行合并处理，实现上行波束赋形。

11.如权利要求1、4、6、7之一所述的干扰抑制方法，其特征在于，所述的码道m，在系统运行过程中将不再分配给用户使用。

12.如权利要求4或6所述的干扰抑制方法，其特征在于，调节因子c的取值范围是：4～8。

13.如权利要求8所述的干扰抑制方法，其特征在于，当判断需要使用干扰抵消算法时，nullcoef的取值范围为0.9～1，当判断不需要使用干扰抵消算法时，nullcoef＝0。

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