CN1905419B - 一种干扰检测处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干扰检测处理系统及方法，本发明的干扰检测处理系统包括模数转换器(1)、频率变换单元(2)、抽取与滤波单元(3)，其中，还包括，采集模块(5)以及分析模块(6)，其中，所述采集模块，用于采集经所述抽取与滤波单元抽取与滤波后的基带信号，对所述基带信号进行短时的能量积分，并将该积分结果输入至分析模块(6)中；所述分析模块，用于根据采集模块(5)输入的积分结果，形成接收功率与时间的对应关系序列，检测判断是否存在干扰。本发明的干扰检测处理系统及方法，实现了对时分干扰进行检测与消除，得到正确的系统负载，降低接收总带宽功率抬升引起系统误触发，并保证功控收敛性。

Description

一种干扰检测处理系统及方法 

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种干扰检测处理系统及方法。 

背景技术

码分多址系统，包括窄带码分多址(CDMA)通信系统、宽带码分多址(WCDMA)通信系统、码分多址2000(CDMA2000)通信系统、时分双工—同步码分多址(TD-SCDMA)通信系统。其是一个自干扰系统，需要反向负载维持在一定的范围之内，以在保证反向链路的容量的前提下能够保证反向链路的稳定性，不会出现由于反向负载的问题而导致系统的大面积掉话、掉网。 

上述反向负载的度量指标为η_UL，定义如下： 

其中：I_total是接收总带宽功率(Received Total Wide Band Power，RTWP)，P_N是底噪，即无用户时，接收带宽总功率；W是码片速率，V_i是用户i的激活因子，R_i是用户i的比特速率，E_b是用户的比特能量，N₀噪声谱密度，E_c 是用户的码片功率，f是频率。 

其中，接收总带宽功率I_total通过测量得到，并根据预先设定的P_N，从而计算得到反向负载度量指标η_UL。系统需要持续地精确测量反向负载接收总带宽功率I_total，并根据由上述公式计算得到的反向负载的度量指标的大小进行相应处理，以保证系统稳定性。例如，当所述反向负载的度量指标超过某一预设阈值时，则执行用户准入拒绝等操作；如果超过更高的阈值时，则执行释放用户等操作。 

但是，在现有技术中，如上所述的反向负载的度量指标的测量结果并不理想。这是由于下列原因： 

由于系统中存在干扰，导致底噪P_N变化，由于接收总带宽功率I_total会随着底噪P_N的变化而变化，因此会引起反向负载的度量指标测量不准。这里，尽管底噪P_N是预先设定的，但是在实际中，由于干扰的存在，该值会发生变化。 

因此，现有技术的缺点是：由于没有针对干扰的专门处理，在出现干扰后，因为无法判断接收总带宽功率的抬升是由干扰引起的还是由正常的业务引起的，因此会导致系统误动作。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种干扰检测处理系统。 

本发明的又一目的在于，提供一种干扰检测处理方法。 

本发明的干扰检测处理系统，包括模数转换器1、频率变换单元2、抽取与滤波单元3，其中，还包括，采集模块5、分析模块6和消除模块61，其中，所述采集模块，用于采集经所述抽取与滤波单元抽取与滤波后的基带信号，对所述基带信号进行短时的能量积分，并将其输入至分析模块6中；所述分析模块，用于根据采集模块5输入的积分结果，形成接收功率与时间的对应关系序列，检测判断是否存在干扰；消除模块61，用于在分析模块6检测存在干扰时，采用丢弃码片的方式，将检测出的干扰信号消除。 

其中，所述短时的能量积分为每采集一定码片数量的基带信号，对所采集到的信号进行一次能量积分。所述检测判断为对接收功率与时间的对应关系序列取差值序列，进行自相关后，对信号进行干扰判定。 

本发明的干扰检测处理系统，还可以包括：控制开关62，用于根据分析模块6发送的开关控制指令，控制其与消除模块61连接或者与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接； 

所述分析模块6，可以进一步用于对检测出受干扰的码片进行分析判断，当无法解调出正确信号时，则向消除模块61发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关62发送开关控制指令，控制控制开关62与消除模块61连接；否则，控制控制开关62保持与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接，分析模块6继续检测。 

本发明的干扰检测处理系统，可以进一步包括数字自动增益控制单元4， 用于对经检测消除后的基带信号进行增益。 

本发明的干扰检测处理方法，可以包括下列步骤： 

采集模块5对基带信号进行采集，并对采集到的信号进行短时的能量积分，将该积分结果输出到分析模块6中，形成接收功率与时间的对应关系序列；分析模块6根据所述接收功率与时间的对应关系序列对信号进行干扰检测判断；消除模块61在分析模块6检测判断存在干扰时，采用丢弃码片的方式，将检测出的干扰信号消除。 

其中，在所述分析模块6中，对接收功率与时间的对应关系序列取差值序列，进行自相关，如果出现周期性大于阈值时，则认为存在周期性干扰；否则，干扰可以忽略。 

在分析模块6检测判断存在干扰时，则向消除模块61发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关62发送开关控制指令，控制控制开关62与消除模块61连接；否则，控制开关62保持与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接，分析模块6继续检测。 

消除模块61将干扰信号消除后进一步包括下列步骤：数字自动增益控制单元4对经消除模块61消除干扰后的信号进行增益。 

本发明的有益效果是：本发明利用干扰信号在时间上的结构特性，通过设置采集模块、分析模块，对时分干扰进行检测，并进一步通过设置消除模块消除干扰，从而得到正确的系统负载，降低接收总带宽功率抬升引起系统误触发，并保证功控收敛性。 

附图说明

图1为本发明的中频信号接收系统结构示意图； 

图2为本发明的时分干扰的干扰检测处理方法流程图。 

具体实施方式

基于干扰特性，可以分为时分干扰与频分干扰。本发明主要针对时分干扰进行检测与消除。由于时分干扰特指干扰信号在时间上有一定的结构，在毫秒(ms)量级上有周期性结构的干扰信号，部分时间有信号，部分时间无信号。在频段上，可能是窄带信号，也可能是宽带信号。由于此干扰的存在，接收到的信号也存在时间结构：在有干扰时，接收的接收总带宽功率增大； 无干扰时，接收的接收总带宽功率减小。通过在基站(Node B)物理层进行码片(chip)级的接收功率测量，获得短时功率均值，从而依靠其功率的时间特性自动判断是否存在干扰。 

本发明的基本思想是：利用由于干扰的存在引起接收信号存在时间结构的特性，通过在基站物理层进行码片级的接收功率测量，获得短时功率均值，从而依靠其功率的时间特性自动判断是否存在干扰，进而将该干扰消除。 

以下，结合附图1～2详细说明本发明的时分干扰的干扰检测处理系统及其方法。 

如图1所示，为本发明的中频信号接收系统结构示意图。该系统包括，模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)1、频率变换单元2、抽取与滤波单元3、数字自动增益控制单元(Digital Automatic Gain Control，DAGC)4、采集模块5以及分析模块6。 

其中，模数转换器1，用于将模拟信号转换成数字信号；频率变换单元2，包括数控振荡器(Numerically Control Oscillator，NCO)21和两个乘法器，其中，数控振荡器21，产生用于乘法器的正交信号；乘法器，用于将中频信号经过正交乘法，转化为复数基带信号；抽取与滤波单元3，用于过滤及抽取所述基带信号；数字自动增益控制单元4，对基带信号进行增益，使其达到系统要求；采集模块5，用于分别对I路与Q路的信号进行短时间能量积分(例如每采集码片数量T为512码片的信号对所述信号进行一次能量积分)，并将其积分结果输入至分析模块6中，以分别形成I路与Q路的接收功率P与时间t的对应关系序列P_I1(t)、P_I2(t)……P_In(t)以及P_Q1(t)、P_Q2(t)……P_Qn(t)；分析模块6，用于根据所述接收功率与时间的对应关系序列，通过自相关分析判断是否存在干扰。 

对于确定存在干扰的码片，如果不进行特殊处理，直接调制解调，会对后继处理造成一定误动作。例如干扰导致RTWP抬高，引起负载误动作；干扰存在的时隙，反向导频的信干比(Signal-to-Interference Ratio，SIR)过低，导致快速功控持续升高终端功率，而无干扰时隙，反向导频SIR过高，快速功控持续降低终端功率；外环功控无法正确收敛，因此需要进行干扰消除处理。 

因此，本发明的中频信号接收系统还包括消除模块61和控制开关62，其中，消除模块61，用于根据分析模块6发送的消除干扰的指令，采用丢弃码片的方式，将检测出的干扰码片丢弃；控制开关62，用于根据分析模块6发送的开关控制指令，控制其与消除模块61连接或者与I路Q路连接。 

此外，需要指出的是：本发明实施例仅以每采集码片数量T为512码片的信号对所述信号进行一次能量积分为例，说明本发明的对I路与Q路的信号进行短时间能量积分，但是本发明并不局限于此，码片数量T可以为10000码片以内的任意数值，即该数值可以在上述范围内任意变化，只要满足进行短时间能量积分即可。 

此外，采用自相关技术判断干扰是否存在是基于以下原理：由于WCDMA信号特征在时域上表现为白噪声(即功率谱在整个频域内均匀分布的噪声)特性，是一个典型随机过程。由于功率控制、终端移动等影响，但是自相关在一定的条件下，满足随机性要求。而通常的时域干扰，例如低功率移动电话(Personal Handyphone System，PHS)，由于其存在周期关系，可以通过自相关得到相关峰判断干扰存在。 

具体地，模数转换器1将中频输入的模拟信号转换成中频的数字信号，经频率变换单元2，将中频信号经过正交乘法，转化为复数基带信号，数控振荡器21产生用于乘法器的正交信号，复数基带信号经过低通滤波，消除由抽取造成的混叠，采集模块5分别对I路与Q路的信号进行短时间积分，即  $P_I\left(t\right)={\∫}_{t0}^{t0+\mathrm{\Δt}}I{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}$ 和  $P_Q\left(t\right)={\∫}_{t0}^{t0+\mathrm{\Δt}}Q{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}$ (其中I(t)为A(t)·cos(ωt+θ)，Q(t)为A(t)·sin(ωt+θ)，A为幅值)，每叠加一定时长信号的能量，并将其输出到分析模块6中，以分别形成接收功率P与时间t的对应关系序列P_I1(t)、P_I2(t)……P_In(t)以及P_Q1(t)、P_Q2(t)……P_Qn(t)；分析模块6采用自相关进行干扰检测，对接收功率与时间的对应关系序列取差值序列S(n)＝P(n)-P(n-1)，然后，依照公式V(τ)＝∑S(n)×S(n-τ)对S(n)进行自相关，并判断V(τ)是否周期性大于阀值(Threshold)，如果是，则可认为存在周期性干扰，并向消除模块61发送消除干扰的指令，同时向控制开关62发送开关控制指令，控制其与消除模块61连接，然后通过数字自动增益控制单元4对经消除模块61消除干扰后的信号进行增益，将增益后的信号发送至后继单元进行相应处理(例如，可以 将增益后的信号发送至解码单元进行解码等处理)；否则分析模块6继续检测，保持控制开关62与I路Q路连接，然后通过数字自动增益控制单元4对I路Q路的基带信号进行增益，将增益后的基带信号发送至后继单元进行相应处理。 

本发明的时分干扰的干扰检测处理方法，通过增加采集模块5，分别对I路与Q路的信号进行短时间积分，每叠加一定时长信号的能量，并将其输出到增加的分析模块6中，增加分析模块6采用自相关判断是否存在周期性干扰，并通过设置的消除模块61将受干扰的码片进行消除，以得到正确的系统负载，从而降低接收总带宽功率抬升引起系统的误触发，并保证功控收敛性。 

以下，结合附图2详细说明本发明的时分干扰的干扰检测处理方法。如图2所示，该方法包括下列步骤： 

步骤1：模数转换器1将输入的中频模拟信号转换为中频数字信号； 

步骤2：频率变换单元2中数控振荡器21将所述中频数字信号进行频率变换转化为一定倍频(例如，16倍频)的复数基带信号(I路和Q路)； 

步骤3：所述基带信号经抽取与滤波单元滤除倍频分量和带外信号，并进行抽取处理，以获得一定倍频(例如，2倍频)的基带信号； 

步骤4：采集模块5分别对I路和Q路进行信号采集，并对采集到的信号进行短时的能量积分  $(P_I\left(t\right)={\∫}_{t0}^{t0+\mathrm{\Δt}}I{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}$ 和  $P_Q\left(t\right)={\∫}_{t0}^{t0+\mathrm{\Δt}}Q{\left(t\right)}^2\mathrm{dt},$ 其中I(t)为A(t)·cos(ωt+θ)，Q(t)为A(t)·sin(ωt+θ)，A为幅值)，将该积分结果输入到分析模块6中，以分别形成接收功率P与时间t的对应关系序列； 

步骤5：分析模块6根据所述接收功率与时间的对应关系序列，采用自相关对信号进行干扰检测判断，如果判断存在干扰，则向消除模块61发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关62发送开关控制指令，控制其与消除模块61连接，并执行步骤6；否则，保持控制开关62与I路Q路连接； 

其中，步骤5包括下列步骤： 

步骤51：在分析模块6中，对接收功率序列取差值序列S(n)＝P(n)-P(n-1)，并通过公式V(τ)＝∑S(n)*S(n-τ)对S(n)进行自相关，如果V(τ)出现周期性大于阈值V_Tht(例如3dB)，则可以认为存在周期性干扰；否则，该干扰可以忽略，继续检测。 

在步骤5中，可以进一步包括下列步骤： 

步骤52：分析模块6对受干扰的码片进行分析判断，当该干扰大于一定幅度(例如10dB)，以致无法解调出正确信号时，则向消除模块61发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关62发送开关控制指令，控制其与消除模块61连接；否则，保持控制开关62与I路Q路连接。 

步骤6：消除模块61在收到分析模块6发送的消除干扰信号的指令后，采用丢弃码片的方式，将所有被干扰的码片丢弃，以消除干扰。 

步骤7：数字自动增益控制单元4对向其输入的信号进行增益，并将增益后的信号发送至后继单元进行相应处理。 

其中，步骤7包括下列步骤： 

当控制开关62与消除模块61连接时，所述数字自动增益控制单元对经消除模块61消除干扰后的信号进行增益； 

当控制开关62与I路Q路连接时，所述数字自动增益控制单元对I路Q路的基带信号进行增益。 

这里，需要指出的是，在丢弃码片的时隙，不进行正常快速功控，采用固定方式功控，以保证功率不发生变化；同时，接收总带宽功率维持原值不变，以避免负载控制误触发；计算外环功控的公式停止计算，保证外环功控的收敛性。此外，由于基带信号为短时间周期性地交织编码，在将被干扰的码片丢弃后，可利用下一周期解调出正确的信号。 

本发明的时分干扰的干扰检测处理方法，通过对基带信号进行短时的能量积分，形成接收功率与时间的对应关系序列，并对该序列取差值序列，利用自相关判断周期性干扰的存在，进而将受干扰的码片进行消除，得到正确的系统负载，降低接收总带宽功率抬升引起系统误触发，并保证功控收敛性。 

综上所述，本发明利用干扰信号在时间上的结构特性，通过设置采集模块、分析模块以及消除模块实现了对时分干扰进行检测与消除，得到正确的系统负载，降低接收总带宽功率抬升引起系统误触发，并保证功控收敛性。 

以上描述是方便本领域普通技术人员理解本发明，对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。 

Claims (9)

1.一种干扰检测处理系统，包括模数转换器(1)、频率变换单元(2)、抽取与滤波单元(3)，其特征在于，还包括，采集模块(5)、分析模块(6)和消除模块(61)；

其中，所述采集模块(5)，用于采集经所述抽取与滤波单元抽取与滤波后的基带信号，对所述基带信号进行短时的能量积分，并将该积分结果输入至分析模块(6)中；

所述分析模块(6)，用于根据采集模块(5)输入的积分结果，形成接收功率与时间的对应关系序列，检测判断是否存在干扰；

所述消除模块(61)，用于在分析模块(6)检测存在干扰时，采用丢弃码片的方式，将检测出的干扰信号消除。

2.如权利要求1所述的干扰检测处理系统，其特征在于，所述短时的能量积分为每采集一定码片数量的基带信号，对所采集到的信号进行一次能量积分。

3.如权利要求1所述的干扰检测处理系统，其特征在于，所述检测判断为对接收功率与时间的对应关系序列取差值序列，进行自相关后，对信号进行干扰判定。

4.如权利要求1所述的干扰检测处理系统，其特征在于，还包括：

控制开关(62)，用于根据分析模块(6)发送的开关控制指令，控制其与消除模块(61)连接或者与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接；

所述分析模块(6)，进一步用于对检测出受干扰的码片进行分析判断，当无法解调出正确信号时，则向消除模块(61)发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关(62)发送开关控制指令，控制所述控制开关(62)与消除模块(61)连接；否则，控制控制开关(62)保持与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接，分析模块(6)继续检测。

5.如权利要求1所述的干扰检测处理系统，其特征在于，所述系统进一步包括数字自动增益控制单元(4)，用于对经检测消除干扰后的基带信号进行增益。

6.一种干扰检测处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

采集模块(5)对基带信号进行采集，并对采集到的信号进行短时的能量积分，将该积分结果输出到分析模块(6)中，形成接收功率与时间的对应关系序列；

分析模块(6)根据所述接收功率与时间的对应关系序列对信号进行干扰检测判断；

消除模块(61)在分析模块(6)检测判断存在干扰时，采用丢弃码片的方式，将检测出的干扰信号消除。

7.如权利要求6所述的干扰检测处理方法，其特征在于，在所述分析模块(6)中，对接收功率与时间的对应关系序列取差值序列，进行自相关，如果出现周期性大于阈值时，则认为存在周期性干扰；否则，干扰可以忽略。

8.如权利要求6所述的干扰检测处理方法，其特征在于，在分析模块(6)检测判断存在干扰时，则向消除模块(61)发送消除干扰信号的指令，同时向控制开关(62)发送开关控制指令，控制所述控制开关(62)与消除模块(61)连接；否则，控制开关(62)保持与基带复信号的实部I路和虚部Q路连接，分析模块(6)继续检测。

9.如权利要求6所述的干扰检测处理方法，其特征在于，消除模块(61)将干扰信号消除后进一步包括下列步骤：

数字自动增益控制单元(4)对经消除模块(61)消除干扰后的信号进行增益。

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