WO2014063275A1

WO2014063275A1 - 一种远距离同频干扰源的确定方法以及定位方法

Info

Publication number: WO2014063275A1
Application number: PCT/CN2012/001610
Authority: WO
Inventors: 刘富强; 王平; 苏琳; 周昊; 唐沛文
Original assignee: 同济大学
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN103796219A; CN103796219B

Abstract

本发明公开了一种远距离同频干扰源的确定方法以及定位方法，本方法首先利用干扰小区的主同步信号确定所受到的干扰为远距离同频干扰后，再结合干扰小区的辅同步信号的检测结果确定远距离同频干扰源的位置。整个过程不需要维护人员的参与，节省了大量的人力物力，提高了定位的效率，同时由于同步信号具有很好的相关特性，因此本发明能够适应不同地形、天气等因素的变化，具有较好的稳定性。

Description

一种远距离同频干扰源的确定方法以及定位方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种可应用于 TD-LTE系统中进行远距离同频干扰源确认的方法以及远距离同频干扰源的定位方法。背景技术

为了在有限的频率资源上提供大容量的通信，蜂窝通信系统采用了频率复用技术，即同一个通信频率可以被地理上距离足够远的多个小区同时使用。但是，随着现代蜂窝通信系统业务量的激增，频率复用越来越密集，使用相同频率的小区（称为"同频小区"）的距离縮短，同频干扰便不可避免。

特别地，在 TDD系统中，不同基站在保持严格时间同步的前提下，相邻的同频小区会产生近距离同频干扰，具体表现为相邻的同频小区的下行信号对本小区的下行信号所造成的干扰，以及相邻的同频小区的上行信号对本小区的上行信号所造成的干扰。在某些特殊的气候效应下，电磁波传输损耗很小，可以绕过地平面，实现超视距传输，因此在 TDD系统中，当远处基站达到一定的基站高度时，在某些特殊气候效应的情况下，远处小区的下行信号可以远距离传输到达本小区，由于远距离传输时间超过 TDD系统的上下行保护间隔，远处小区的下行信号在本小区基站的接收时隙被本小区基站收到，干扰本小区的上行信号，从而产生 TDD系统远距离同频干扰。

现有的干扰源定位技术大多更适用于近距离同频干扰源的定位，例如：通过波达角或干扰信号功率变化特点定位干扰源的方法，或者是采用相对较准确的传统的实地路测方法，这两种方法在实际的使用过程中都存在一定的缺陷：对于第一种方法，在电磁波经过超视距、超远距离的传输后，定位通常不准确，不能适应地形和天气等因素的变化。

第二种方法，即而相对较准确的传统的实地路测方法，其需使用跑车沿着最强干扰信号的方向逐步逼近干扰源，整个过程都必须由维护人员辅助完成，特别是在远距离定位方面更加耗时费力，具有很大的盲目性。

公开号： CN102149096A的中国专利申请 (申请号: 201010107250.7) 公开了一种定位远距离同频干扰源的方法及装置。其所公开的方案中定位远距离同频干扰源的方法包括步骤：在确定出受扰基站所受到的干扰为远距离同频干扰后，确定产生远距离同频干扰的产生地点与受扰基站之间的距离值，以及获得受扰基站接收到的干扰信号所用的扰码信息，并根据确定出的距离值和获得的扰码信息，确定产生远距离同频干扰的施扰基站，确定出的施扰基站即为受扰基站的远距离同频干扰源。

上述定位方法先通过干扰信号的传输时延计算本小区与干扰小区的距离值，在符合距离值的范围内，利用扰码信息筛选小区，在特殊的气候条件及复杂的地形条件下，干扰信号传输路径复杂，单单利用接收到的干扰信号的时延计算干扰源距离的方法不准确。

上述申请中还公开了多种远距离同频干扰源的确定方法：

1、判断所扰基站的受扰资源块 RB中是否存在未受到干扰的正交频分复用 OFDM符号，若存在则确定该干扰源为远距离同频干扰；

2、获取受扰基站的受扰 RB中各受扰 OFDM符号的受扰强度，若根据获得的受扰强度，确定出受扰 RB中，按照时间先后顺序依次生成的各受扰 OFDM 符号的受扰强度依次减弱，则确定受扰基站收到的干扰为远距离同频干扰；

3、获得与受扰基站相邻的基站以受扰基站的越区基站的物理随机接入信道 PRACH的分配信息和上行调度信息；若根据获得的 PRACH的分配信息和上行调度信息，确定出与受扰基站相邻的基站以及受扰基站的越区基站，均未将所述受扰基站的受扰 RB分配给用户，则确定受扰基站受到的干扰为远距离同频干扰；

4、若判断出受扰基站的预设频率区域内受到恒定干扰，则确定受扰基站受到的干扰为远距离同频干扰。

上述方法中，第 1、 2、 4种均是基于接收到的干扰信号的功率判断是否受到远距离同频干扰，当受到随机噪声的影响，该方法准确度会有所下降。而方法 3需要获得大范围可能的施加干扰的基站的相关信息，开销较大，运行效率比较低。发明内容

本发明针对现有远距离同频干扰源确定技术上所存在的问题，而提供一种远距离同频干扰源的确定方法，该方法通过检测干扰源与本地主同步信号在时域上的差值，以此实现对远距离同频干扰源的确认，即快速又准确。

作为本发明的第二目的，本发明还针对现有技术在定位远距离同频干扰源方面所存在受环境影响大，不准确或费时费力不适用等问题，而提供一种远距离同频干扰源的定位方法。该方法能够适应不同地形、天气等因素的变化，在保证准确定位远距离同频干扰源的同时，提高定位效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种远距离同频干扰源的确定方法，该方法通过检测干扰信号中的主同步信号，并将其与本小区信号的主同步信号进行时域上的比较，如果时间差超过一定阈值，则该干扰信号为远距离同频干扰源。在上述干扰源确定方法的优选方案中，所述确定方法具体包括如下步骤：

( 1 ) 提取预设时频域范围内的数据；

(2) 检测干扰信号中的主同步信号，将本小区 3个主同步信号序列的副本从频域变换到时域，与步骤（1 ) 提取的信号从本小区的主同步信号的时间点往后作时域上的滑动相关运算，相关性较大的 PSS序列即为干扰信号的主同步信号；

(3 )确定所受到的干扰为远距离同频干扰，将步骤（2) 中检测出的干扰信号的主同步信号与本小区信号的主同步信号进行时域上的比较，如果时间差超过一定阈值，认为所受到的干扰为远距离同频干扰，即干扰信号为远距离同频干扰源。进一步的，所述步骤（1 ) 中提取出频域上处于中央 1.08MHz位置的前半帧数据。

进一步的，所述步骤（2) 中的滑动相关运算具体为：将 3个主同步信号副本的频域信号补零扩展后进行 IDFT变换，得到主同步信号副本的时域信号，同时根据步骤 1 )提取的干扰信号的时域数据，根据以下公式计算互相关函数值： = + ")«) "))* 式中，为主同步信号副本的时域信号，为步骤 1 ) 提取的干扰信号的时域数据， N_ras为主同步信号的采样点数， "为主同步信号序列使用的

ZC序列的索引值， ^为滑动偏移量， ≤d≤M， M为信号前半帧数据的采样点数。

进一步的，所述阈值根据同步信号帧结构中特殊子帧的配置情况和循环前缀的类型来确定。作为本发明的第二目的，一种远距离同频干扰源的定位方法，该方法在确定干扰源为远距离同频干扰源后，通过检测干扰信号中的辅同步信号，并与干扰信号中的主同步信号组合配合来确定远距离同频干扰小区的 ID。

在干扰源定位方法的优选实例中，所述定位方法具体包括如下步骤：

( 11 )检测干扰信号中的辅同步信号，并根据该辅同步信号对应得到代表物理层小区 ID组的数值；

( 12) 根据步骤（2) 中检测得到的主同步信号对应得到代表物理层小区 ID组中的物理层小区 ID的数值；

( 13 )通过如下公式得到根据公式，得到远距离同频干扰小区 ID, 实现干扰源定位：其中为小区物理层 ID组的数值， )为物理层 ID组中的物理层 ID的数值。

进一步的，所述步骤（11 ) 中通过如下步骤进行检测：

( 111 ) 根据干扰信号中的主同步信号的时域位置确定干扰信号中的辅同步信号的时域位置；

( 112) 将得到的时域辅同步信号变换到频域辅同步信号；

( 113 ) 对频域辅同步信号进行检测。

再进一步的，采用序列检测方法检测辅同步信号。

与现有技术相比，本发明利用主同步信号确定所受到的干扰为远距离同频干扰后，并结合辅同步信号的检测结果确定远距离同频干扰源的位置。整个过程不需要维护人员的参与，节省了大量的人力物力，提高了定位的效率，同时由于同步信号具有很好的相关特性，因此本发明能够适应不同地形、天气等因素的变化，具有较好的稳定性。附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图 1A为 TD-LTE系统近距离同频干扰示意图；

图 1B为 TD-LTE系统远距离同频干扰示意图；

图 2为定位远距离同频干扰源的方法流程示意图；

图 3 为 TD-LTE系统的主同步信号 PSS和辅同步信号 SSS的位置示意图。具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

作为举例说明，本实例详细说明在 TD-LTE系统中利用本申请的方案进行远距离同频干扰的确定和定位。

参见图 1A和图 1B，其分别为 TD-LTE系统近距离同频干扰和远距离同频干扰的示意图。由图可知，当干扰小区比较近，干扰小区的信号传输到本小区时延较小，未超过 TD-LTE系统上下行保护间隔 GP，因此，近距离同频干扰表现为干扰小区的下行信号对本小区的下行信号的干扰，以及干扰小区的上行信号对本小区上行信号的干扰。但是如果在特殊地形和气候条件因素下，远处小区的信号可以经过远距离的传输到达本小区，传输时延较大，超过了保护间隔 GP, 这时干扰表现为干扰小区的下行信号对本小区上行信号的干扰。

参见图 3，在 TD-LTE系统中，下行同步信号分为主同步信号 PSS和辅同步信号 SSS，它们在整个帧结构中时域位置固定，在频域上总是处于整个系统带宽的中央 1.08MHz的位置。因此可以先检测干扰小区的主同步信号，与本小区的主同步信号比较，如果时间差超过一定范围，认为所受到的干扰为远距离同频干扰，反之认为是近距离同频干扰。

由于 TD-LTE系统中总共有三种主同步信号，而每个小区的基站都已知这三种主同步信号（即，每个小区的基站都会备份系统的 3个主同步信号序列，即具有表现这三种主同步信号的副本、备份或者模板），而每个小区的主同步信号只使用其中一个序列发送（使用的序列与小区的 ID有关），因此，在检测干扰小区的主同步信号时，即分别用本小区三种主同步信号的副本在接收信号中进行比对（即做滑动相关运算进行匹配），从而确定干扰小区所使用的主同步信号序列。

在本发明中用于判断时间差的范围（即时间差阈值），根据特殊子帧的配置情况和循环前缀的类型来确定。

由图 3可以看出子帧 1和 6与其他子帧不同，由 DwPTS、 GP和 UpPTS 三部分组成，称为特殊子帧，在 TD-LTE系统中，特殊子帧有如下几种配置情况，如表一所示：

表 1

判断远距离同频干扰源的时间差阈值可根据特殊子帧的配置情况和循环前缀的类型来确定。如果本小区与干扰小区采用相同的特殊子帧配置和相同的循环前缀类型，那么，时间阈值就是本小区上下行保护间隔 GP所占用的时间长度。例如，本小区特殊子帧采用配置 0和常规循环前缀，那么时间差阈值可以选择 10个 OFDM符号，按照 TD-LTE标准，即为 0.714ms。而远距离同频干扰小区的定位则可以通过检测干扰小区的小区 ID 来实现。 TD-LTE系统的小区 ID与同步信号所使用的序列密切相关。 LTE支持 504 个物理层小区 ID，这些物理层小区 ID被分为 168组，称为物理层小区 ID组，每一组包含 3个物理层小区 ID。这样，一个物理层 ID就可以由代表物理层 ID 组的数字/ (范围是 0〜167，由 SSS承载）和代表该物理层 ID组中的物理层 ID的数字 (范围是 0〜2，由 PSS承载）来唯一定义，即通过 ' = +3 得到同频干扰小区的 ID, 其中为物理层小区 ID。主同步信号 PSS由频域 ZC产生，一共有 3个长度为 62的主同步序列，见下式： e ^{J 63} « = 0, 1,L ,30

e ^J ~ " « = 31, 32,L , 61 其中， 3个主同步序列使用的 ZC序列的索引"与 3个代表该物理层 ID组中的物理层 ID的数字 ^^>有一一映射关系，如表二所示：

表 2

因此，通过检测 PSS所使用的序列对应的索引"得到参数^。

SSS 序列是由两个长度为 31 的二进制序列 s。w和 w«)交织后连接成的序列，记为，这两个长度为 31的序列的合并方式在偶数子帧 0和奇数子帧 5 是不同的，具体方式见下式：

s^ n)c₀(n)子帧 0

0)c。("）子帧 5

■^''("^(w)^™^")子帧 0

d(2n+\)- - ,

[s^^c^z^in)子帧 5 其中 0≤"≤³0， _w。和 ^是由物理层小区 ID组决定，关系如下式所示:

m_i = (m₀ + \_m' / 31」 + 1) mod 31

N^ +q q' ₊ \)l2

,q' =

30

[_·」为向下取整， ^ ^等为计算所需的中间变量。

具体输出结果见表三。

这两个序列^ ^)、是 m序列^)的两个循环移位序列，见下式。

其中， ^) = l-2 ( ) , 0</<30 , ^, ^} x(f + 5) = (x(f + 2) + x(T)) mod 2 , 0≤T≤25初始条件是 x(0) = 0,^(1) = 0,x(2) = 0,x(3) = 0,x(4) = 1。

_C。(《)、 ^«)和0)均是产生 SSS的加扰序列。两个加扰序列 («)和》由主同步信号决定，是 m序列 )的两个循环移位序列，见下式。

其中， 8^i) = l-2x(i) , 0 < i < 30 , 定义为 x(T + 5) = (c(7 + 4) + ;c(7))mod2， 0≤7≤25初始条件是 x( ) = 0, :(1) = 0， χ 2) = 0, c(3) = 0, χ(4) = 1。

加扰序列是 m序列的循环移位，见下式。 zf"⁰ )(") = + (m₀ mod 8) mod 31) S^) = \-2x(i) _f 0 < < 30 , ¾ ¾ (7 + 5) = (x(T + 4) + :(7 + 2) + :(7 + 1) + x(f)) mod 2 , 0<7<25 , 初始条件是 ) = 0,x(l) = 0,x(2) = ,x(3) = 0,^(4) = 1。

表 3 物理层小区组和。与 ^w '间的映射关系

因此，可以通过检测 SSS得到参数。和 _Wl , 根据 m。、 ^与^的关系，确定物理层小区 ID组，从而结合 PSS检测得到的物理层 ID组中的物理层 ID ，确定干扰小区的小区 ID，从而定位远距离同频干扰源。基于上述原理，本实例在 TD-LTE系统中进行远距离同频干扰源的确定和定位方法如图 2所示，包括以下步骤：步骤 20提取预设时频域范围内的数据；图 3给出了 PSS和 SSS的位置示意图，可以看出 PSS和 SSS信号在频域上总是处于整个系统带宽中央 1.08MHz的位置。主同步信号每 5ms传输一次，一个无线帧中前后两个半帧所使用的序列相同，另外，本专利的 SSS检测采用序列检测方法，即只利用偶数子帧的数据进行检测，因此，本专利只需要提取出频域上处于中央 1.08MHz位置的前半帧数据。步骤 21检测干扰信号中的主同步信号；主同步信号使用 ZC序列， ZC序列转换成时域信号仍然有很好的正交性，因此可以将 3个本地的主同步信号副本从频域变换到时域，与步骤 20提取的信号从本小区的主同步信号的时间点往后作时域上的滑动相关运算，相关性较大的 PSS序列即为干扰小区的主同步信号，并记录该 PSS的时域位置及其对应的代表该物理层 ID组中的物理层 ID的参数 N) > , 用于后续干扰源的定位。

其中，滑动相关运算的具体过程为：将 3个主同步信号副本的频域信号补零扩展后进行 IDFT变换，得到主同步信号副本的时域信号，同时根据步骤 1 ) 提取的干扰信号的时域数据，根据以下公式计算互相关函数值-

式中，为主同步信号副本的时域信号，为步骤 1 ) 提取的干扰信号的时域数据， N_res为主同步信号的采样点数， "为主同步信号序列使用的

ZC序列的索引值， ^为滑动偏移量， O ^ M , M为信号前半帧数据的采样点数。步骤 22确定所受到的干扰为远距离同频干扰；将步骤 21检测出的干扰小区的主同步信号与本小区的主同步信号进行时域上的比较，如果时间差超过一定范围，认为所受到的干扰为远距离同频干扰。

步骤 23检测干扰信号中的辅同步信号；

由图 3可以看出 PSS占用子帧 1、 6的第 3个 OFDM符号， SSS占用子帧 0、 5的最后 1个符号。 PSS和 SSS信号的时域位置相对固定，相差 3个 OFDM 符号，因此，根据步骤 21中记录的干扰小区 PSS的时域位置可以确定干扰小区的 SSS的时域位置。

SSS采用的 m序列只有在频域上有好的正交性，因此需要先变换到频域，再进行相关检测。 SSS有两种检测方式，序列检测和联合检测。序列检测仅利用一个 SSS符号，而联合检测需要利用前后两个半帧的 SSS符号。考虑到序列检测与联合检测相比，可以减少 30%的运算量，因此，本专利采用序列检测方法，具体方法如下：

接收的频域辅同步信号记作 )， 0<«<61 , ><2«)和 2« ₊ 1)分别表示偶数序列和奇数序列，将构造 SSS的 m序列^) , Q_≤«_≤3Q两倍重复，得到参考序列的检测值/ ¾。和 ¾,由下式得到：

0 =argmax= ∑ w(2n) - c (n) - ( s^_f(n + m₀))

m,

0 < 7w₀ < 29, 1 < OT, < 30

其中， c₀(")、 c,( "；)禾口 z,(w)是如前所述的加扰序列。由上式得到的; ¾。和，查找 TD-LTE标准中和《。与 ^间的映射关系表得到。

步骤 24确定干扰小区的位置。

根据步骤 21得到的干扰小区的主同步序列对应的参数 '，和步骤 23得到的干扰小区的辅同步序列对应的，根据公式 = ) +3 ，得到小区 ID，査找小区配置表，确定干扰小区的位置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

权利要求

1、一种远距离同频干扰源的确定方法，其特征在于，所述方法通过检测干扰信号中的主同步信号，并将其与本小区信号的主同步信号进行时域上的比较，如果时间差超过一定阈值，则该干扰信号为远距离同频干扰源。

2、根据权利要求 1所述的一种远距离同频干扰源的确定方法，其特征在于，所述确定方法具体包括如下步骤：

( 1 ) 提取预设时频域范围内的数据；

(3)确定所受到的干扰为远距离同频干扰，将步骤（2) 中检测出的干扰信号的主同步信号与本小区信号的主同步信号进行时域上的比较，如果时间差超过一定阈值，认为所受到的干扰为远距离同频干扰，即干扰信号为远距离同频干扰源。

3、根据权利要求 2所述的一种远距离同频干扰源的确定方法，其特征在于，所述步骤（1 ) 中提取出频域上处于中央 1.08MHz位置的前半帧数据。

4、根据权利要求 2所述的一种远距离同频干扰源的确定方法，其特征在于，所述步骤（2) 中的滑动相关运算具体为：将 3个主同步信号副本的频域信号补零扩展后进行 IDFT变换，得到主同步信号副本的时域信号，同时根据步骤 1 ) 提取的干扰信号的时域数据，根据以下公式计算互相关函数值-

式中， O)为主同步信号副本的时域信号，为步骤 1 ) 提取的干扰信号的时域数据， N_ras为主同步信号的采样点数， "为主同步信号序列使用的 ZC序列的索引值， t /为滑动偏移量， 0≤d≤M , M为信号前半帧数据的采样点数。

5、根据权利要求 2所述的一种远距离同频干扰源的确定方法，其特征在于，所述阈值根据同步信号帧结构中特殊子帧的配置情况和循环前缀的类型来确定。

6、一种远距离同频干扰源的定位方法，其特征在于，所述定位方法在确定干扰源为远距离同频干扰源后，通过检测干扰信号中的辅同步信号，并与干扰信号中的主同步信号组合配合来确定远距离同频干扰小区的 ID。

7、根据权利要求 6所述的一种远距离同频干扰源的定位方法，其特征在于，所述定位方法具体包括如下步骤-

( 13 ) 通过如下公式，得到远距离同频干扰小区 ID, 实现干扰源定位-

其中为小区物理层 ID组的数值，为物理层 ID组中的物理层 ID的数值。

8、根据权利要求 7所述的一种远距离同频干扰源的定位方法，其特征在于，所述步骤（11 ) 中通过如下步骤进行检测：

( 111 ) 根据干扰信号中的主同步信号的时域位置确定干扰信号中的辅同步信号的时域位置； (112) 将得到的时域辅同步信号变换到频域辅同步信号；

(113) 对频域辅同步信号进行检测。

9、根据权利要求 8所述的一种远距离同频干扰源的定位方法，其特征在采用序列检测方法检测辅同步信号。