一种大气波导干扰抑制方法和系统与流程

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种大气波导干扰抑制方法和系统。

背景技术：

在一定的气象条件下，在大气边界层尤其近地层中传播的电磁波受大气折射的影响，其传播轨迹弯向地面，当曲率超过地球表面曲率时，电磁波会部分地被陷获在一定厚度的大气薄层内，就像电磁波在金属波导管中传播一样，这种现象称为电磁波的大气波导传播。大气波导现象能使td-lte下行无线信号传播很远，由于传播距离超过td-lte系统上下行保护时隙(gp)的保护距离，导致这种远端td-lte下行无线信号干扰到本地td-lte上行无线信号。

在td-lte无线领域，如果干扰站和被干扰站之间的无线传播环境非常好，即可等效于自由空间。远距离的站点信号经过传播，到达被干扰站点的时候，因为传播环境很好，衰减就比较小，同时因为传播过程中的时延导致干扰站的下行信号与被干扰站的上行信号对齐(严重的甚至会落到被干扰站的上行子帧)，导致干扰站的基站发对被干扰站的基站收的干扰。

如图1所示，其中dwpts为下行保护时隙，uppts为上行保护时隙，gp为保护间隔，主要作用是用于下行到上行转换时的保护；在小区搜索时，确保dwpts可靠接收，防止干扰ul；在随机接入时，确保uppts可以提前发射，防止干扰dl。特殊子帧中的gp决定了dl不会干扰ul的最小距离。

现有技术中td-lte大气波导干扰判断方法目前采用主要方法有三种；方法一：基于受扰基站受扰rb分析；根据传统同频干扰和远距离同频干扰特性的区别，可知若受扰基站(pusch受干扰)上行受到相邻小区的同频干扰，受扰小区上行受扰rb上所有子载波和ofdm符号均被干扰；而若为远距离同频干扰，由于远距离信号的传播到达本地受扰基站的时域位置和距离有关，因此上行受扰rb的时域ofdm符号未必会全部受到干扰，随着干扰距离的增加，表现为时域上自左向右的ofdm符号依次受到干扰，且干扰强度有由左至右减弱的趋势。对受扰rb中的受扰符号进行具体的分析，若受扰rb为自左向右的ofdm符号依次受到干扰，则可以初步判断受扰小区受到了远距离同频干扰。方法二：基于邻基站prach和上行调度信息的交互；通过x2接口，受扰小区可以与邻小区交互各自基站的prach和上行调度信息。若受扰小区通过x2接口的信息交互得知邻小区基站没有在其受扰时隙分配该频段的资源，则表明邻基站并未对受扰小区的受扰时隙产生干扰，可以初步判断其所受的干扰为远距离同频干扰。方法三：基于受扰基站中心频率受扰情况的分析；若远距离同频干扰距离足够远，造成了远处基站p-sch(主同步信号)、s-ssh(辅同步信号)，甚至pbch(物理广播信道)信号对近处基站上行的干扰，根据这些信道信号的特点，可知近处受扰基站中心1.08mhz带宽的频率区域将会受到较恒定的干扰。另外，若受扰基站prach的频域本身占据中心1.08mhz，有可能是终端一直在发送preamble码，因此本方法需要同时判断中心1.08mhz的干扰状况和为prach分配的频域位置。

在受扰基站prach不占据中心1.08mhz时，对受扰基站的信号进行分析，若受扰基站中心1.08mhz带宽频率区域受到恒定干扰，可以初步判断受扰基站受到了超远距离同频干扰。对于方法一“基于受扰基站受扰rb分析”，存在计算量大，干扰源定位不精确问题；方法二“基于邻基站prach和上行调度信息的交互”，由于基站动态调度变化太快，方法真正生效存在较多的约束与限制条件，实际算法应用的可操作性差；方法三“基于受扰基站中心频率受扰情况的分析”，涉及到prach分配的频域位置的不确定，干扰定位精准度差。

技术实现要素：

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种大气波导干扰抑制方法和系统，解决了现有技术中计算量大，干扰源定位不精确、限制条件多、可操作性差的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种大气波导干扰抑制方法，包括：

s1、确定受干扰小区所受的干扰为同频干扰后，获取同频干扰的时延，将时延超过设定时延阈值的同频干扰确定为大气波导干扰；

s2、与所述大气波导干扰的干扰信号同步，以获取产生所述大气波导干扰的干扰源小区的物理小区标识pci，并周期性监听所述干扰源小区的系统信息块sib消息，获得所述干扰源小区的全局标识符ecgi信息，根据所述ecgi信息确定所述干扰源小区的位置；

s3、根据受干扰小区与所述干扰源小区的位置关系，以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并分别对各个区域范围进行干扰抑制。

作为优选的，所述步骤s1具体包括：

对小区的物理资源块prb干扰情况进行监测，若小区收到的干扰信号强度超过设定干扰阈值，则判断该小区为受干扰小区；

对受干扰小区的干扰信号进行同频判决，若为同频干扰，则获取同频干扰的时延，并对干扰信号进行时延判决，得到同频干扰的干扰信号传输至受干扰小区所需的时延；

若所述时延超过设定时延阈值，则判断该同频干扰为大气波导干扰。

作为优选的，所述获取同频干扰的时延，包括：

获取受干扰小区的正交频分复用ofdm符号级的干扰扫频数据，若全部的ofdm符号干扰，则判断同频干扰无时延，若非全部ofdm符号干扰，则根据受干扰的最后一个ofdm符号，获取同频干扰的时延。

作为优选的，所述步骤s3还包括：

检索干扰源小区的干扰频段、频点信息，对干扰源小区与受干扰小区进行错频；或

对电调天线进行方向角及下倾角调整，并结合受干扰小区和干扰源小区之间的距离、角度进行方向性规避。

作为优选的，所述步骤s3具体包括：

根据时延计算出受扰核心站点与干扰信号相差ofdm符号数x；

若x≤9，则将受干扰小区和干扰源小区的特殊子帧配比共同修改至3:9:2；

若x＞9，则以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并以划分的区域范围对受干扰基站及附近基站进行干扰抑制处理。

作为优选的，所述步骤s3中以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，具体包括：

确定受同一干扰源小区造成大气波导干扰的干扰区域，根据干扰区域的边界作边界椭圆，使所述边界椭圆的长轴平行于干扰方向，短轴垂直于干扰方向，计算出所述边界椭圆的两个焦点的位置；

以所述边界椭圆中距干扰源小区远的焦点作为共同焦点，在所述边界椭圆中由内向外逐层作椭圆，以将干扰区域划分为不同区域范围；其中，椭圆的数量y＝x/9，y向上取整；边界椭圆内由内向外第n个椭圆的长轴半径an＝n*(a/y)，n≤y，a为边界椭圆的长轴半径。

作为优选的，所述步骤s3中，并以划分的区域范围对受干扰基站及附近基站进行干扰抑制处理具体包括：

对各层椭圆内的受干扰小区通过帧头频偏偏移进行调整，后延所述受干扰小区时隙基准，避开大气波导干扰；

若椭圆层内受干扰小区的帧头调整幅度超过所述椭圆层外小区的gp保护间隔，则椭圆层外的小区按照与所述椭圆层的间隔层数，采用辐射渐变算法，同时进行帧头调整，以使椭圆层内的受干扰小区与椭圆层外的小区无干扰。

作为优选的，椭圆层外的小区按照与所述椭圆层的间隔层数，采用辐射渐变算法，同时进行帧头调整具体包括：

由内向外对边界椭圆内椭圆层中的受干扰小区帧头进行调整，最内层的椭圆层中受干扰小区帧头后移9个ofdm符号，且每相邻两层椭圆层中，外层椭圆层内的受干扰小区的帧头基于内层椭圆层受干扰小区的帧头后移9个ofdm符号。

一种大气波导干扰抑制系统，包括：

大气波导干扰判断模块，用于确定受干扰小区所受的干扰为同频干扰后，获取同频干扰的时延，将时延超过设定时延阈值的同频干扰确定为大气波导干扰；

干扰源小区确定模块，用于与所述大气波导干扰的干扰信号同步，以获取产生所述大气波导干扰的干扰源小区的物理小区标识pci，并周期性监听所述干扰源小区的系统信息块sib消息，获得所述干扰源小区的全局标识符ecgi信息，根据所述ecgi信息确定所述干扰源小区的位置；

干扰抑制模块，用于根据受干扰小区与所述干扰源小区的位置关系，以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并分别对各个区域范围进行干扰抑制。

作为优选的，所述干扰抑制模块还用于检索干扰源小区的干扰频段、频点信息，对干扰源小区与受干扰小区进行错频；或

对电调天线进行方向角及下倾角调整，并结合受干扰小区和干扰源小区之间的距离、角度进行方向性规避。

本发明提出一种大气波导干扰抑制方法和系统，通过干扰源同步，监听干扰源小区的系统信息，从而获取干扰小区的ecgi等信息，对td-lte远端同频干扰进行精准定位，不需要额外的资源发送标识，可实现对干扰的精确判断和定位运算，节省了大量人力过程，同时改善了现有方案中干扰源的定位精度差异；同时结合干扰源小区的具体信息(如距离、子帧配比、帧头频偏偏移等)，以划分同心椭圆区域对受干扰基站及附近基站进行干扰抑制处理，得到最佳干扰抑制方案，从而实现对td-lte远端同频干扰在被干扰端的抑制，不存在异厂家兼容配合问题，也无需干扰源侧协助。

附图说明

图1为现有技术中基站干扰发生原理示意图；

图2为根据本发明实施例的大气波导干扰抑制方法流程框图；

图3为根据本发明实施例的大气波导干扰抑制方法具体流程示意图；

图4为根据本发明实施例的辐射型渐变帧头频偏偏移自动调整方法示意图；

图5为根据本发明实施例中大气波导干扰强度示意图；

图6为根据本发明实施例中经本发明方法调整后的大气波导干扰强度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2和图3所示，图中示出了一种大气波导干扰抑制方法，包括：

s1、确定受干扰小区所受的干扰为同频干扰后，获取同频干扰的时延，将时延超过设定时延阈值的同频干扰确定为大气波导干扰；

s2、与所述大气波导干扰的干扰信号同步，以获取产生所述大气波导干扰的干扰源小区的物理小区标识(physicalcellidentifier，pci)，并周期性监听所述干扰源小区的系统信息块(systeminformationblock，sib)消息，获得所述干扰源小区的全局标识符(e-utrancellglobalidentifier，ecgi)信息，根据所述ecgi信息确定所述干扰源小区的位置；

s3、根据受干扰小区与所述干扰源小区的位置关系，以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并分别对各个区域范围进行干扰抑制。

在本实施例中，所述受干扰小区可为受干扰基站，干扰源小区也可为干扰源基站。

大气波导现象会延长电磁波的传输距离，使之产生数倍于正常传播的距离，所以会出现通信系统中提到的远距离同频干扰，因此在本实施例中，首先需要结合同频干扰对小区收到的干扰信号进行筛选，以排除不属于大气波导干扰的干扰信号。

具体的，在本实施例中，所述步骤s1具体包括：

对小区的prb(physicalresourceblock，物理资源块)干扰情况进行监测，判断小区收到的干扰是否达到一定的程度，即若干扰信号强度超过设定干扰阈值，则判断该小区为受干扰小区。

对受干扰小区接收到的干扰信号进行同频判决，若非同频，则进行其他干扰排查。

对时候同频干扰的受干扰小区，还需进一步进行试验判决，根据受干扰小区(基站扇区)ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用技术)符号级扫描频谱进行分析，若全部的ofdm符号干扰，即无时延，进行近距离同频干扰排查处理，若非全部ofdm符号干扰，根据受到干扰的最后一个ofdm符号，可以得到远端干扰源小区的干扰信号传输至受干扰小区所需的传输时延；对于传输时延较大的同频干扰初步判断为大气波导干扰，即若所述时延超过设定时延阈值，则判断该同频干扰为大气波导干扰。

lte系统消息sib1使用一条独立的rrc消息下发，在传输信道dlsch上发送，调度周期固定为80ms。在每个sfnmod8＝0的无线帧的5号子帧开始发送，并在每个周期的后面每个sfnmod2＝0的无线帧的5号子帧重复，其中包含了服务小区的cellidentity信息。如下表所示，为36.331协议中对sib1信元的描述。

在本实施例中，所述步骤s2具体包括：

受干扰基站利用ofdm干扰扫频获取的干扰源小区传输时延，开启对干扰信号的相关检测算法，与所述大气波导干扰的干扰信号同步，以获取产生所述大气波导干扰的干扰源小区的物理小区标识pci，并周期性监听所述干扰源小区的系统信息块sib消息，获得所述干扰源小区的全局标识符ecgi信息，根据所述ecgi信息确定所述干扰源小区的位置。通过获取干扰距离和干扰源小区的ecgi信息，上报mme(mobilitymanagemententity，移动管理节点功能)，解析得到干扰源小区的位置信息，该位置信息至少包括小区名称、经纬度、频点、频段和带宽。

根据干扰源小区的位置信息，进一步从中国区域小区信息中获取干扰源小区信息，该小区信息至少包括小区名称、经纬度、频点、频段和带宽等。

根据受干扰小区与干扰源小区间的距离，确定远端干扰的一直措施因大气波导干扰多涉及距离遥远的小区，调整干扰源小区往往存在较多困难，因此在本实施例中，提供了在受大气波导干扰侧基站进行干扰抑制的方案。

当计算出的干扰距离小于186km时，受干扰小区和干扰源小区共同修改特殊子帧配比至3:9:2，防止交互干扰；针对单向干扰可仅修改干扰源基站特殊时隙配比。

从理论角度上看，td-lte网络采用时分双工(timedivisionduplexing，tdd)方式，即在相同的频带内完成信号的接收与发送，通过在相同时间轴的不同时段分别发送上行信号和下行信号。在td-lte帧结构中存在三种子帧结构，分别是上行子帧、下行子帧以及特殊子帧，其中特殊子帧是由dwpts(下行时隙)、gp(guardinterval，保护间隔)、uppts(上行时隙)组成。gp只负责为上下行提供保护间隔，防止其出现“交叉干扰”，不用做传送任何形式的信号。

如下表所示，为不同子帧配比的保护距离。

根据表中特殊子帧gp长度可以算出保护距离距离从21.4km到214.3km不等。当基站间无线传播环境很好且配置的特殊子帧的gp很小时，很有可能造成tdd超远干扰。

在协议3gpp36.211中提到以(nta+ntaoffset)×ts作为上行发送时间，其中ntaoffset固定为624个ts，带入公式可得上行发送时间为1/30720×624＝20.3125μs。

计算gp保护间隔支持的最远基站距离s：

s＝t*c＝{(x/14)*1000–20.3125}*c

其中，c为光速，x为特殊子帧gp符号数。当特殊子帧配比为3:9:2时，x＝9，计算s＝186km。

在本实施例中，当计算出的干扰距离大于186km时，抑制方案包括：

(1)根据云平台中检索到的干扰源频段、频点信息，对干扰源与受扰基站进行错频，确保两端完全异频。

(2)结合电调天线，进行方向角及下倾角调整，通过结合两者之间的距离、角度等进行方向性规避。

(3)采用辐射型渐变帧头频偏偏移自动调整方案。

由于大气波导具有方向性，通常为自一个方向进行扩散延伸，故受扰区域可用椭圆进行模拟，采用辐射型渐变帧头频偏偏移自动调整。根据时延计算出受扰核心站点与干扰信号相差ofdm符号数x，当x≤9时，将特殊子帧配比修改为3:9:2进行干扰消除，当x>9时，进行进一步的计算，以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并以划分的区域范围对受干扰基站及附近基站进行干扰抑制处理。

具体的，在对受干扰小区进行划分时，确定受同一干扰源小区造成大气波导干扰的干扰区域，根据干扰区域的边界作边界椭圆，使所述边界椭圆的长轴平行于干扰方向，短轴垂直于干扰方向，计算出所述边界椭圆的两个焦点的位置。

具体的，如图4所示，根据受干扰小区的分布情况，取受扰边界椭圆模型下的4个站点作为椭圆长轴、短轴的4个端点，即获取各小区的受干扰情况，确定因相同远端基站造成大气波导干扰的基站区域(即图2中最外层的椭圆)，选择这些区域中的边缘基站作为端点，并根据端点连线确定椭圆长短轴，使长轴平行于干扰方向，短轴垂直于干扰方向，根据长轴半径及短轴半径计算出椭圆两个焦点的位置，椭圆长轴半径为b，短轴半径为a，焦点在x轴上，焦点为(±c,0)，焦点在y轴上,焦点为(0,±c)，焦点计算公式为

以所述边界椭圆距干扰源小区远的焦点作为共同焦点，在所述边界椭圆中由内向外逐层作椭圆，以将干扰区域划分为不同区域范围；其中，椭圆的数量y＝x/9，y向上取整；确定焦点后，计算各椭圆的长轴半径，边界椭圆内由内向外第n个椭圆的长轴半径an＝n*(a/y)，具体为：a1＝a/y，a2＝2*(a/y)，…,，an＝n*(a/y)，n≤y，a为边界椭圆的长轴半径。

对各层椭圆内的受干扰小区通过帧头频偏偏移进行调整，后延所述受干扰小区时隙基准，避开大气波导干扰；

若椭圆层内受干扰小区的帧头调整幅度超过所述椭圆层外小区的gp保护间隔，则椭圆层外的小区按照与所述椭圆层的间隔层数，采用辐射渐变算法，同时进行帧头调整，以使椭圆层内的受干扰小区与椭圆层外的小区无干扰。

具体的，如图4所示，当2≥y>1时，第一个椭圆层内站点后移9个ofdm符号，第二个椭圆层内站点后移x-9个ofdm符号，当3≥y>2时，第一个椭圆层内站点后移9个ofdm符号，第二个椭圆层内站点后移9个ofdm符号，第三个椭圆层内站点后移x-18个ofdm符号，以此类推。在被干扰测逐步消除大气波导干扰的影响，同步结合符号关断，在损失少量资源的情况下实现大气波导干扰消除。

如图5和图6所示，分别为调整干扰改善前后对比，如图中实线所示，干扰最强时从-90左右降低至-117。

本实施例中还提供了一种大气波导干扰抑制系统，包括：

大气波导干扰判断模块，用于确定受干扰小区所受的干扰为同频干扰后，获取同频干扰的时延，将时延超过设定时延阈值的同频干扰确定为大气波导干扰；

干扰源小区确定模块，用于与所述大气波导干扰的干扰信号同步，以获取产生所述大气波导干扰的干扰源小区的物理小区标识pci，并周期性监听所述干扰源小区的系统信息块sib消息，获得所述干扰源小区的全局标识符ecgi信息，根据所述ecgi信息确定所述干扰源小区的位置；

干扰抑制模块，用于根据受干扰小区与所述干扰源小区的位置关系，以受干扰核心站点为同心圆，将受干扰小区划分为不同区域范围，并分别对各个区域范围进行干扰抑制。

在本实施例中，干扰源小区确定模块设于云平台上，云平台中储存并每天根据网管中的配置更新中国区域的小区信息。通过获取干扰距离和干扰源小区的ecgi信息，上报mme(mobilitymanagemententity，移动管理节点功能)，通过云平台解析得到干扰源小区的位置信息，该位置信息至少包括小区名称、经纬度、频点、频段和带宽。

在本实施例中，所述干扰抑制模块还用于检索干扰源小区的干扰频段、频点信息，对干扰源小区与受干扰小区进行错频；或

对电调天线进行方向角及下倾角调整，并结合受干扰小区和干扰源小区之间的距离、角度进行方向性规避。

综上所述，本发明提出一种大气波导干扰抑制方法和系统，通过干扰源同步，监听干扰源小区的系统信息，从而获取干扰小区的ecgi等信息，对td-lte远端同频干扰进行精准定位，不需要额外的资源发送标识，可实现对干扰的精确判断和定位运算，节省了大量人力过程，同时改善了现有方案中干扰源的定位精度差异；同时结合干扰源小区的具体信息(如距离、子帧配比、帧头频偏偏移等)，以划分同心椭圆区域对受干扰基站及附近基站进行干扰抑制处理，得到最佳干扰抑制方案，从而实现对td-lte远端同频干扰在被干扰端的抑制，不存在异厂家兼容配合问题，也无需干扰源侧协助。

最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。