一种无源互调干扰对消中定时同步方法和装置与流程

1.本申请实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种无源互调干扰对消中定时同步方法和装置。


背景技术：

2.在无线通信系统中，尤其是无线通信基站的部署中，随着站址中天线密度日益增加，催生了多个天线共用天馈和射频通道的合并部署需求，从而产生的无源互调(passive inter
‑
modulation，pim)干扰成为了限制系统容量和阻碍共站器件复用的一个重要因素。无线通信系统中的无源互调是由发射系统中各种无源器件(如双工器，天线，馈线，射频线连接头等)的非线性特性引起的。在无线通信的发射机系统中，由于大功率特性，使传统的无源器件的非线性效应凸显，从而在预期的发送信号的频谱之外产生一组新的频率如(pim3，pim5，pim7
…
)的非预期干扰，或者说产生了杂散信号—无源互调，若这些杂散的pim信号落在接收频段内，且考虑到fdd系统发射端信号(及其关联的互通衍生信号)强度一般会远大于接收端的信号强度，就会对正常的接收机造成干扰，使得接收机的灵敏度降低，影响上行吞吐率和射频模块的小区覆盖范围，进而导致无线通信系统的系统容量减小。
3.在无源互调系统中，对消信号和上行接收信号的时间对齐也是无源互调pim干扰对消中的一个重要步骤，其需要精确到样点级别，现有技术中通过实时构造的互调分量和上行信号中对应分量时延后的(复)相关来确定定时误差，以根据该定时误差对上行接收信号和下行发射进行时间对齐，进而实现对消信号和上行接收信号的时间对齐，该方案一般会根据经验来离线选取一个互调分量构造方法，会出现离线选取的固定构造方案难以适配实际应用中不同的硬件特征的情况(即选定的构造方案可能适用于设备a，但不适应与硬件物理特征存在出入的设备b，因为对于b，应该是另外一种构造方案占据主导)。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的在于提供一种无源互调干扰对消中定时同步方法和装置，解决了现有技术中pim干扰对消中定时同步方法数据处理量大、实现过程复杂的问题。
5.为解决上述技术问题，第一方面，本发明的实施方式提供了一种无源互调干扰对消中定时同步方法，包括：
6.获取m个下行发射信号以及上行接收信号；其中，所述上行接收信号中带有无源互调pim干扰信号，所述pim干扰信号由所述m个下行发射信号产生，m为大于或等于2的整数；
7.对所述m个下行发射信号的时域信息进行非线性组合生成互调分量；
8.根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
9.第二方面，本发明实施例提供了一种无源互调干扰对消中定时同步装置，包括：
10.信号获取模块，用于获取m个下行发射信号以及上行接收信号；其中，所述上行接收信号中带有无源互调pim干扰信号，所述pim干扰信号由所述m个下行发射信号产生，m为
大于或等于2的整数；
11.分量生成模块，用于对所述m个下行发射信号的时域信息进行非线性组合生成互调分量；
12.定时同步模块，用于根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
13.第三方面，本发明实施例提供了一种通信系统，包括：
14.至少一个处理器；以及，
15.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
16.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如本发明第一方面实施例所述无源互调干扰对消中定时同步方法的步骤。
17.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述无源互调干扰对消中定时同步方法的步骤。
18.本发明实施方式相对于现有技术而言，通过上行接收信号中pim干扰信号与m个下行信号的关系，即pim干扰信号由所述m个下行发射信号产生的，通过确定m个下行发射信号的时域信息生成的互调分量与上行接收信号的相关性，以确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，实现方式简单直接，适用于任何接收端非线性干扰源的对消处理。
19.另外，所述对所述m个下行发射信号的时域信息进行非线性组合生成互调分量，具体包括：
20.获取同一时刻与所述m个下行发射信号对应的m个采样点，根据所述m个采样点确定分量元素集合；
21.根据所述分量元素集合生成n个互调分量，所述互调分量为对所述分量元素集合中至少两个分量元素进行非线性组合得到的。
22.另外，所述根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，具体包括：
23.选择与所述上行接收信号的频段交集最多的互调分量作为主互调分量；
24.对所述主互调分量和所述上行接收信号进行相关性计算，得到表示所述上行接收信号与所述互调分量相关值的相关序列；
25.确定所述相关序列中最大值对应的位置和幅度，根据所述位置和幅度确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
26.另外，所述确定各所述相关序列中最大值对应的位置和幅度后，还包括：
27.对得到的各所述互调分量对应的位置和幅度进行异常值检测，筛出异常值；
28.根据平滑滤波器对异常值检测后输出的数据进行平滑处理。
29.另外，所述根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，具体包括：
30.对每个所述互调分量和所述上行接收信号进行相关性计算，得到表示所述上行接收信号与各所述互调分量相关值的相关序列；
31.确定各所述相关序列中最大值对应的位置和幅度；
32.对各所述互调分量对应的位置和幅度进行算数平均或加权平均处理，根据算数平均或加权平均处理后的位置和幅度确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
33.另外，所述根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置后，还包括：
34.根据所述定时位置、所述n个互调分量和所述上行接收信号确定的与所述n个互调分量分别对应的n个系数、以及所述n个互调分量得到pim干扰信号的时域估计值；
35.基于所述时域估计值对所述pim干扰信号进行对消。
附图说明
36.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
37.图1是根据本发明实施例的无源互调干扰对消中定时同步方法流程图；
38.图2是根据本发明实施例的主互调分量确定定时位置的流程图；
39.图3为根据本发明实施例的所有互调分量确定定时位置的流程图；
40.图4是根据本发明第三实施例的一种通信系统结构框图。
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
42.本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.互调干扰对消逻辑上主要分为基础分量产生、定时同步和系统辨识和求解三个部分，其中，基础分量产生是由已知的下行发射信号生成对应的非线性分量，即互调分量，定时同步是确定对消信号和上行接收信号的精确的定时同步关系，需要精确到样点级别，系统辨识和求解是在已获得定时同步关系后，根据pim干扰信号和各分量进行系统辨识求解，该部分可以分为正交分量和非正交分量，如基于volterra级数的方案采用的是非正交的分量。
44.以两个信号baseband signal a和baseband signal b产生互调为例，其中，a和b表示两个载波的下行信号，其完整表述为a(t)和b(t)，这里的信号是零频的(复)基带信号。
45.receiving signal y为目标接收信号，对应通信系统中的uplink，本实施例中指带有pim干扰信号的上行接收信号，其完整表述为y(t)，同样是零频的(复)基带信号。
46.在定时同步部分，需要获取时序逻辑，即根据a(t)/b(t)/y(t)，寻找干扰部分信号(pim干扰信号)在y中的定时同步关系。
47.本发明实施例的方案即是通过上行接收信号中pim干扰信号与下行信号的关系，pim干扰信号由所述下行发射信号产生的，通过确定下行发射信号的时域信息生成的互调分量与上行接收信号的相关性，以确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，实现方式简单直接，适用于任何接收端非线性干扰源的对消处理。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
48.本发明的第一实施例涉及一种无源互调干扰对消中定时同步方法，如图1中所示，包括：
49.步骤s1、获取m个下行发射信号以及上行接收信号；其中，所述上行接收信号中带有无源互调pim干扰信号，所述pim干扰信号由所述m个下行发射信号产生，m为大于或等于2的整数；
50.具体地，本实施例中，所述上行接收信号和所述m个下行发射信号均为时间函数。
51.步骤s2、对所述m个下行发射信号的时域信息进行非线性组合生成互调分量；
52.具体地，本实施例中通过获取同一时刻所述m个下行发射信号对应的m个采样点，确定所述m个采样点的共轭，根据所述m个采样点和m个采样点的共轭组成分量元素集合；
53.再将所述分量元素集合中的至少两个分量元素进行非线性组合，生成n个互调分量，该非线性组合的运算方式包括相乘、指数运算、三角函数运算、复数取模值、共轭复数等。
54.除本实施例的上述方法外，还可以利用现有的分量生成器，如输入的两个下行发射信号为a(t)/b(t)，分量生成器根据输入的a(t)/b(t)时域信号构造时域的互调分量，输出可以记为c1(t)/c2(t)/c3(t)/c4(t)/...。
55.步骤s3、根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
56.具体地，由于pim干扰信号是由互调分量组合而成的，因此，通过确定m个下行发射信号的时域信息生成的互调分量与上行接收信号的相关性，可以确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，实现方式简单直接，适用于任何接收端非线性干扰源的对消处理。
57.例如，对a(t)中的一个元素a(k)，对b(t)中的一个元素b(k)；k为时间标签；
58.此时，c(k)＝a(k)
×
a(k)
×
conj(b(k))或
59.c(k)＝a(k)
×
a(k)
×
conj(b(k))
×
|b(k)|或
60.c(k)＝a(k)
×
a(k)
×
conj(b(k))
×
|a(k)|或
61.c(k)＝a(k)
×
a(k)
×
conj(b(k))
×
|a(k)|
×
|b(k)|
62.其中，conj为共轭复数算法，∣x∣表示复数的模值。
63.在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述根据所述互调分量和所
述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置，具体包括：
64.通过实测或者仿真分析，选择与所述上行接收信号的频段交集最多的互调分量作为主互调分量；
65.对所述主互调分量和所述上行接收信号进行相关性计算，得到表示所述上行接收信号与所述互调分量相关值的相关序列；
66.如有复数向量x和复数向量y，其相关性计算为x和conj(y)做每个元素的复数乘法，然后累加，offset只要将x在时间方向上位移即可。
67.确定所述相关序列中最大值对应的位置和幅度，根据所述位置和幅度确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
68.如图2中所示，以输入的两个下行发射信号为a(t)/b(t)为例，通过分量生成器构造时域的互调分量，再选择单个分量作为主互调分量，本实施例中以与所述上行接收信号的频段交集最多的互调分量作为主互调分量，对主互调分量和上行接收信号y(t)进行相关性计算，得到主互调分量和上行接收信号的相关值，根据最大的相关值来确定精确的定时位置，输出为deltat(或δt)，其含义为偏移的样点数，再具体实施过程中，可以通过增加采样来提高deltat的精度，将定时位置的信息存储到定时寄存器中，以供其他处理步骤提取使用。
69.具体地，首先需要确定位置，遍历相关序列，取出模值最大的元素，可以获知模值数值和位置；其次需要将多个位置合并，假定位置为p(0)，p(1),p(2),
…
,p(n
‑
1)，对应的模值为a(0)，a(1),a(2),
…
,a(n
‑
1)，则位置估计可以为：
70.[p(0)+p(1)+p(2)+
…
+p(n
‑
1)]/n或
[0071]
[a(0)p(0),a(1)p(1),a(2)p(2),
…
,a(n
‑
1)p(n
‑
1)]/[a(0)+a(1)+a(2)+
…
+a(n
‑
1)]。
[0072]
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，通过对输出的定时位置结果进行异常值检测和平滑滤波，去除异常值、消除噪音，起到平滑和平均的效果，具体可以使用alpha
‑
beta滤波器或移动平均滤波器进行滤波处理。
[0073]
由于实际pim干扰信号是由多个分量组合而成，因此，在具体应用时单一分量得到相关值可能不够大，并且选取单一分量可能导致具体硬件相关的适配性问题，如在具体设备a上面找到的效果最好主分量，放到另外一个设备b上面效果就不一定很好。
[0074]
因此，在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，在根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置时，不再选取单一的互调分量进行相关性计算，而是针对每个互调分量都与所述上行接收信号进行相关性计算，如图3中所示，在相关性计算中，输入为互调分量和上行接收信号构成的序列，相关性计算的输出为复相关序列的绝对值，对每个序列取最大值，最后得到最大值对应的位置和幅度(即deltat)；将各互调分量得到的位置和幅度合并后得到位置和幅度的数组，对该位置和幅度的数组进行异常检测，剔除其中的异常值，并对剩余值进行合并，可以通过算数平均合并和加权平均处理，如：δt＝mean(δt0，δt0，δt1，δt2，
…
，δt
n
‑1)。
[0075]
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置后，还
system for mobile communications，gsm)系统、码分多址(code division multiple access，cdma)系统、宽带码分多址(wideband code division multiple access，wcdma)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，gprs)、lte系统、lte频分双工(frequency division duplex，fdd)系统、lte时分双工(time division duplex，tdd)、通用移动通信系统(universal mobile telecommunications system，umts)等。应理解，本发明对此并不限定。
[0090]
本发明第四实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现如上述各实施例所述无源互调干扰对消中定时同步方法的步骤。例如包括：
[0091]
获取m个下行发射信号以及上行接收信号；其中，所述上行接收信号中带有无源互调pim干扰信号，所述pim干扰信号由所述m个下行发射信号产生，m为大于或等于2的整数；
[0092]
对所述m个下行发射信号的时域信息进行非线性组合生成互调分量；
[0093]
根据所述互调分量和所述上行接收信号的相关值确定所述上行接收信号中的所述pim干扰信号的定时位置。
[0094]
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only me mory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0095]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。