专利名称：一种窄带干扰抑制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于数字通信领域，具体涉及扩频系统中的一种窄带干扰抑制方法。
背景技术：
扩频通信系统具有一定的抗干扰能力，但当扩频系统中扩频增益较小或者干扰强度较大时，在扩频系统接收端采取有效的干扰检测与抑制策略是非常必要的。根据处理域的不同，现有的窄带干扰(Narrowband Interference, NBI)抑制算法可以分为两大类时域的估计与去除方法以及变换域的定位和抑制方法。
具体地，时域算法一般利用扩频信号和NBI在相关性(即可预测性)上的差异对NBI进行估计，并通过时域相减予以去除。该算法的经典实例为自适应滤波器，自适应滤波器采用一定的自适应算法(比如LMS、ACM、DDK等)对干扰进行预测估计。如申请号CN102263574A的专利申请，“一种通信系统中窄带干扰检测和抑制方法、装置和接收机，公开了一种使用自适应滤波器在窄带扩频通信中干扰检测抑制的方法，通过对接收信号进行分组缓存，计算自相关矩阵、功率归一化等处理抑制多种干扰，具有复杂度低、鲁棒性强的特点”但是由于滤波器的阶数以及自适应算法精度的限制，通常时域自适应滤波器对干扰的抑制不够彻底，尤其是当干扰较大时，残余的干扰分量较大。变换域技术则利用两者在频谱特征上的差异(即扩频信号的功率谱平坦、低密度而NBI的功率谱集中分布、高密度)检测干扰的位置与带宽、采用一定的陷波技术对干扰进行抑制。最常用的为频域陷波器，即通过FFT变换到频域，在频域通过基于门限比较进行干扰定位，然后对干扰所在的频带进行置零陷波实现干扰抑制。如专利号ZL200580047600. 2的专利，扩频系统中通过加窗处理消除窄带干扰的方法和装置，公开了一种通过对采样点进行频谱变换，并对采样点上在设定时间上进行能量值和门限值而对比较，确定窄带干扰的个数以及每个窄带的宽度和位置，进一步确定对应的频域调整窗。然而，由于处理时不区分干扰和扩频信号，并且FFT过程中窄带干扰会发生能量泄露，因此，该算法对扩频信号的损伤不可避免，并且干扰越大，对扩频信号的损伤越大。
发明内容
本发明通过结合两类算法的优缺点，克服了现有两类算法的不足，提供了扩频系统中一种窄带干扰的抑制方法。将含有窄带干扰的扩频信号依次进行时域自适应滤波器和频域陷波器处理，该方法很好地适用于大干扰的场景，与现有的两类算法相比，具有更好的抑制性能。为了达到以上目的，本发明的技术方案是一种扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其步骤包括I)对接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列，根据自适应算法对该离散序列进行预测得到窄带干扰预测信号；2)将所述窄带干扰预测信号乘以因子K，得到预测因子信号，并在所述接收信号中减去所述预测因子信号得到第一信号，3)根据快速傅里叶变换将所述第一信号变换到频域，在频域上对所述第一信号进行频域陷波处理，得到频域陷波处理后的第一信号；4)将所述频域陷波处理后的第一信号转化为时域上的第二信号并输入到扩频信号的解调器，完成窄带干扰抑制。所述步骤2)中的因子K满足 所述第一信号信干比分量大于所述步骤I)自适应滤波处理和/或所述步骤3)频域陷波处理中的设定门限。所述步骤I)中的自适应算法选自LMS、Kalman、ACM、DDK算法之一。所述步骤3)中频域陷波处理流程是i)通过快速傅里叶变换将所述第一信号变换到频域，再利用门限比较法检测该第一信号中窄带干扰信号是否存在，若存在，利用能量检测法检测窄带干扰信号所在位置；ii)将所述窄带干扰信号所在的频带进行陷波处理，消除仍存在的窄带干扰信号。所述快速傅里叶变换前对所述第一信号采用梯形窗、三角窗、升余弦窗、汉明窗加
窗处理。所述快速傅里叶变换操作选用重叠截断Overlap-Cut操作处理。一种扩频系统中的窄带干扰抑制装置，包括自适应滤波器模块、快速傅里叶变换模块、窄带干扰抑制模块和快速傅里叶逆变换模块，其特征在于，所述自适应滤波器模块，用于接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列，根据自适应算法对该离散序列进行预测得到窄带干扰预测信号；以及得到预测因子信号，并在所述接收信号中减去所述预测因子信号得到第一信号后输入快速傅里叶变换模块；所述快速傅里叶变换模块，根据快速傅里叶变换到将所述第一信号变换到频域；所述干扰抑制模块，在频域上对所述第一信号进行频域陷波处理，得到频域陷波处理的后的第一信号；更进一步，所述快速傅里叶逆变换模块，用于将所述频域陷波后的第一信号转化为时域上的第二信号。更进一步，所述自适应滤波模块中采用LMS、Kalman、ACM、DDK滤波器。更进一步，所述预测因子信号信干比分量大于自适应滤波器和/或频域陷波器中的设定门限；当因子k=0时，所述第一信号等于接收信号；所述装置中包括频域陷波器；当因子k=l时，所述第一信号等于所述接收信号减去所述预测因子信号，所述装置中时域自适应滤波器模块与频域陷波器模块串联；因子k满足所述第一信号信干比分量大于自适应滤波器和/或频域陷波器中的设定门限。更进一步，在接收端设有一模数转换器，对接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明提出了一种扩频系统中的窄带干扰抑制方法。该方法结合了现有的时域自适应滤波器和频域陷波器的优缺点，将含有窄带干扰的扩频信号依次进过时域自适应滤波器和频域陷波器的进行处理，有效地避免了时域自适应滤波器干扰抑制不彻底的缺点，同时减轻了频域陷波器中能量泄露的问题。尤其是在窄带干扰强度较大的场景中，该算法与现有算法相比具有更好的性能。
图I是本发明扩频系统中的窄带干扰抑制方法流程图；图2是本发明扩频系统中的窄带干扰抑制方法一实施例中窄带干扰抑制方法的处理框图；图3是本发明扩频系统中的窄带干扰抑制方法一实施例中与现有算法的性能对比仿真图。·
具体实施例方式如图I所示，现对本发明一种扩频系统中的窄带干扰抑制方法进行详述，其步骤包括I)在接收端，模拟的接收信号经过ADC (模数转换器)采样，生成离散序列，表示为r(n), r (n) =s (η)+V (n)+w (η),其中η为离散序列序号，s (η)为扩频信号，ν(η)为窄带干扰信号，w(n)为信道中的高斯白噪声；2)将接收信号r(n)送入时域自适应滤波器，对窄带干扰信号ν (η)做预测，得到预测的窄带干扰信号坷〃)；3)将预测的窄带干扰珂》)乘以因子k(0彡k彡1)，并从接收信号中减去，得到信号
S1(Xi), s.(n) = r(n) -kv(η)4)将S1 (η)信号输入频域陷波器，在频域对干扰信号做陷波清除，得到输出信号s2 (η)，完成窄带干扰的抑制过程，并将S2 (η)信号输入到扩频信号的解调器。在所述步骤2)中对窄带干扰信号ν(η)做预测，时域自适应滤波器可采用常见的各种自适应算法，如LMS、Kalman、ACM、DDK等滤波器。在所述步骤3)中因子k决定算法性能。当k = O时,本发明的方法等价于频域陷波器，当k = I时，本算法等价于时域自适应滤波器与频域陷波器的串联。k的最佳值挑选准则为k的选择应当保证S1 (η)的信干比(Signal to Interference Ratio, SIR)分量大于特定门限，该门限取决于使用的自适应滤波器和频域陷波器的算法和参数。在所述步骤4)中的频域陷波器为现有的算法流程，即先通过FFI^f S1 (η)变换到频域，利用门限比较的方法检测干扰的有无和位置，然后将干扰所在的频带进行陷波处理，最后通过IFFT变换到时域，完成干扰抑制。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述以下参考图2，本发明一实施例中扩频系统中的窄带干扰抑制装置包括自适应滤波器模块I，快速傅里叶变换FFT模块2，窄带干扰抑制模块3，快速傅里叶逆变换IFFT模块4。该装置的实现流程为I)自适应滤波器模块I对接收信号r (η)进行窄带干扰的预测，得到干扰的预测信号交⑷。其中滤波器阶数为31阶，滤波器的更新系数算法为LMS算法，具体为MΗι = [. a.r(n - i)
r-1e(n) = r(n) - \'{n)a j (n+1) = a j (n) + μ r (n_i) e (n), i=l, 2, . . . , M其中i为滤波器系数序号，M为滤波器阶数，a ,为滤波器系数，e(n)为输出反馈信号，P为系数调整的步进。2)干扰预测信号Ρ(〃)乘以因子k，并从接收信号r(n)中减去，得到信号S1 (η)，其中k的取值保证S1 (η)的SIR等于-IOdB0
3)快速傅里叶变换模块FFT模块2将S1 (η)信号变换到频域。其中，FFT点数为256点，同时为了减少窄带干扰的能量泄露，在FFT之前需要加窗处理，本实例中选用了梯形窗函数，还可采用采用三角窗、升余弦窗、汉明窗。另外FFT操作选用了 Overlap-Cut的操作处理，用以实现线性卷积的目的。4)干扰抑制模块3在频域通过能量检测的方法检测干扰的位置，然后对干扰所在的频点进行置零消除干扰。5)快速傅里叶逆变换IFFT模块4将干扰消除后的频域信号转化为时域信号，得到信号s2 (η)，完成窄带干扰的抑制过程。图3给出了本实例中的抑制方法与现有的时域LMS滤波器算法和频域陷波器算法的性能对比，仿真条件为扩频系统为WCDMA系统，扩频因子为4，窄带干扰信号为GSM信号，AWGN信号，SNR=-3. 5dB。图中横坐标为SIR，纵坐标为误块率(BLER)，可以看出本方法给出的抑制方法能够使得系统的误块率更低，性能更佳。以上通过详细实施例描述了本发明所提供的扩频系统中一种窄带干扰的抑制方法，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明实质的范围内，可以对本发明做一定的变形或修改；其制备方法也不限于实施例中所公开的内容。
权利要求
1.一种扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其步骤包括 1)对接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列，根据自适应算法对该离散序列进行预测得到窄带干扰预测信号； 2)将所述窄带干扰预测信号乘以因子K，得到预测因子信号，并在所述接收信号中减去所述预测因子信号得到第一信号， 3)根据快速傅里叶变换将所述第一信号变换到频域，在频域上对所述第一信号进行频域陷波处理，得到频域陷波处理后的第一信号； 4)将所述频域陷波处理后的第一信号转化为时域上的第二信号并输入到扩频信号的解调器，完成窄带干扰抑制。
2.如权利要求I所述的扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤2)中的因子K满足所述第一信号信干比分量大于所述步骤I)自适应滤波处理和/或所述步骤3)频域陷波处理中的设定门限。
3.如权利要求I所述的扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤I)中的自适应算法选自LMS、Kalman、ACM、DDK算法之一。
4.如权利要求I所述的扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤3)中频域陷波处理流程是 i )通过快速傅里叶变换将所述第一信号变换到频域，再利用门限比较法检测该第一信号中窄带干扰信号是否存在，若存在，利用能量检测法检测窄带干扰信号所在位置； ii)将所述窄带干扰信号所在的频带进行陷波处理，消除仍存在的窄带干扰信号。
5.如权利要求I所述的扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述快速傅里叶变换前对所述第一信号采用梯形窗、三角窗、升余弦窗、汉明窗加窗处理。
6.如权利要求I所述的扩频系统中的窄带干扰抑制方法，其特征在于，所述快速傅里叶变换操作选用重叠截断Overlap-Cut操作处理。
7.—种扩频系统中的窄带干扰抑制装置，包括自适应滤波器模块、快速傅里叶变换模块、窄带干扰抑制模块和快速傅里叶逆变换模块，其特征在于， 所述自适应滤波器模块，用于接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列，根据自适应算法对该离散序列进行预测得到窄带干扰预测信号；以及得到预测因子信号，并在所述接收信号中减去所述预测因子信号得到第一信号后输入快速傅里叶变换模块； 所述快速傅里叶变换模块，根据快速傅里叶变换到将所述第一信号变换到频域； 所述干扰抑制模块，在频域上对所述第一信号进行频域陷波处理，得到频域陷波处理的后的第一信号； 所述快速傅里叶逆变换模块，用于将所述频域陷波后的第一信号转化为时域上的第二信号。
8.如权利要求7所述的扩频系统中的窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述自适应滤波模块中采用LMS、Kalman、ACM、DDK滤波器。
9.如权利要求7所述的扩频系统中的窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述预测因子信号信干比分量大于自适应滤波器和/或频域陷波器中的设定门限； 当因子k=0时，所述第一信号等于接收信号；所述装置中包括频域陷波器； 当因子k=l时，所述第一信号等于所述接收信号减去所述预测因子信号，所述装置中时域自适应滤波器模块与频域陷波器模块串联； 因子k满足所述第一信号信干比分量大于自适应滤波器和/或频域陷波器中的设定门限。
10.如权利要求7所述的扩频系统中的窄带干扰抑制装置，其特征在于，在接收端设有一模数转换器，对接收端的模拟信号进行采样得到接收信号离散序列。
全文摘要
本发明涉及一种扩频系统中的窄带干扰抑制方法和装置，其装置包括自适应滤波器模块、快速傅里叶变换模块、窄带干扰抑制模块和快速傅里叶逆变换模块，方法是1)根据自适应算法对采样得到的离散序列进行预测得到窄带干扰预测信号；2)将所述窄带干扰预测信号乘以因子K,得到预测因子信号，并在所述接收信号中减去所述预测因子信号得到第一信号，3)将所述第一信号变换到频域，在频域上对所述第一信号进行频域陷波处理；4)将所述频域陷波后的第一信号转化为时域上的第二信号并输入到扩频信号的解调器，完成窄带干扰抑制。本发明提供的方法有效地避免了时域自适应滤波器干扰抑制不彻底的缺点，同时减轻了频域陷波器中能量泄露的问题。
文档编号H04B1/71GK102904604SQ20121033368
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者赵辉, 叶楠, 张 诚, 赵玉萍, 李斗, 李红滨 申请人:北京大学