一种针对未知异系统通信干扰的规避方法与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种针对未知异系统通信干扰的规避方法。

背景技术：

海域通信系统往往是针对特定海域作业活动需求设计的专用网络(以下简称专网)。由于行业壁垒等原因，现有技术中不同专网尚缺乏统一规范，例如不同系统的天线设计没有统一标准等，这导致海域通信系统经常面临来自地面专网或其他海上网络的异系统干扰，严重影响系统通信质量。因此，有效的干扰规避方法及系统对于海域通信来说尤为重要。通信中常用的干扰规避方法如下：

1、干扰协调：基本思想是小区间按照一定的规则和方法，协调资源的调度和分配，从而避免和降低小区间同频干扰。

2、干扰随机化：将同频邻区有色干扰信号通过加扰或者交织的方法，转化为随机的干扰，使窄带有色干扰等效为白噪声干扰。

3、干扰抑制：分为发射端干扰抑制和接收端干扰抑制两种。接收端干扰抑制是在已知干扰信号特征的基础上，通过联合检测或者联合处理的方法抑制邻区干扰。发送端干扰抑制则是在已知被干扰用户信道特征的基础上，通过联合信号发送，达到对被干扰用户干扰抑制的目的。

4、扩频通信抗干扰：发送端用伪随机码进行扩频调制，接收端用相关的解扩技术，降低了系统对系统信噪比(snr)的要求。

上述1-3中的方法多用于已知的邻区干扰，对未知异系统干扰抑制效果不明显，第4种方法频谱利用率较低，且上述四种干扰规避方法均不可根据干扰情况自适应调整，缺少针对性和灵活性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何实现在未知系统通信过程中根据干扰情况自适应动态规避干扰，针对上述要解决的技术问题，现提出一种针对未知异系统通信干扰的规避方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对未知异系统通信干扰的规避方法，通过如下步骤实现对干扰的规避；

步骤一、用户设备接入基站；

步骤二、基站周期性停止数据发送并测量干扰信息得到实时干扰信息，所述干扰信息包括干扰强度和干扰方向；

步骤三、将实时干扰信息与预设信息及用户来波方向进行比对并根据比对结果执行抗干扰策略；抗干扰策略被设置为，当系统不存在干扰时，保持原有通信方式进行通信；当系统存在干扰，且上行干扰与用户非同向时，基站侧采用自适应天线波束形成方式进行通信；当系统存在干扰，且上行干扰与用户同向或下行干扰时，采用扩频通信方式进行通信。

进一步的，所述步骤三中实时干扰信息与预设信息的比对过程为，将干扰强度与预设的阀值进行比对，若实时干扰信息大于阀值则比对结果为存在干扰，若实时干扰信息小于阀值则比对结果为不存在干扰，比对结果包括上行过程和下行过程。

进一步的，所述实时干扰信息与期望用户进行比对的过程为，将上行干扰方向与用户来波方向进行比对，若两者相同则比对结果为上行干扰与用户同向，若两者不同则比对结果为上行干扰与用户不同向。

进一步的，所述步骤三中的通过自适应天线波束形成方式进行通信的过程为通过自适应加权值实现空域滤波，增强非干扰方向上期望信号的同时抑制干扰信号。

进一步的，所述扩频通信方式包括在接收端采用解扩方法进行解扩，将有用宽带信息信号恢复成窄带信号，将非所需信号扩展成宽带信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过定时测量所受干扰情况，不需要其他辅助设备；并且通过定时获取和判断干扰信息的方式，自适应地调整干扰规避策略，可以实现有针对性和灵活性的自适应动态规避干扰。

附图说明

图1为本发明中基站侧上行处理流程图；

图2为本发明中用户设备侧上行处理流程图；

图3为本发明中基站侧下行处理流程图；

图4为本发明中用户设备侧下行处理流程；

图5为现有技术中原有上行系统与本发明中上行系统性能对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本具体实施方式披露了一种针对未知异系统通信干扰的规避方法，一种针对未知异系统通信干扰的规避方法，通过如下步骤实现对干扰的规避；

步骤一、用户设备接入基站；

步骤二、基站周期性停止数据发送并测量干扰信息得到实时干扰信息，所述干扰信息包括干扰强度和干扰方向；

步骤三、将实时干扰信息与预设信息及用户信息进行比对并根据比对结果执行抗干扰策略；抗干扰策略被设置为，当系统不存在干扰时，保持原有通信方式进行通信；当系统存在干扰，且上行干扰与用户非同向时，基站侧采用自适应天线波束形成方式进行通信；当系统存在干扰，且上行干扰与期望用户同向或下行干扰时，采用扩频通信方式进行通信。

更为具体的，所述步骤三中实时干扰信息与预设信息的比对过程为，将干扰强度与预设的阀值进行比对，若实时干扰信息大于阀值则比对结果为存在干扰，若实时干扰信息小于阀值则比对结果为不存在干扰，比对结果包括上行过程和下行过程。

更为具体的，所述实时干扰信息与用户进行比对的过程为，将上行干扰方向与用户方向进行比对，若两者相同则比对结果为上行干扰与用户同向，若两者不同同则比对结果为上行干扰与用户不同向。

更为具体的，所述步骤三中的通过自适应天线波束形成方式进行通信的过程为通过自适应加权值实现空域滤波，增强非干扰方向上期望信号的同时抑制干扰信号。

更为具体的，所述扩频通信方式包括在接收端采用解扩方法进行解扩，将有用宽带信息信号恢复成窄带信号，将非所需信号扩展成宽带信号。

本实施例中分别针对上行过程和下行过程进行详细表述其具体的方法过程。

在上行通信中，用户设备接入小区后，基站下发一个扩频码至用户设备；基站周期性测量干扰信息，并下发上行干扰标志信息；用户设备接收干扰信息后上报位置信息；基站根据用户设备位置信息自适应选择扩频或调整天线接收方向图方法规避干扰，该方法能够根据系统所受干扰情况，自适应调整干扰规避方法，从而提高系统整体性能。

具体的，可以以td-lte系统为例，基站侧处理过程如图1所示，用户设备侧处理过程如图2所示，整个处理过程包括以下步骤：

步骤1、用户设备ue接入基站。

步骤2、基站下发小区内每个用户唯一对应的扩频码a1m,a2m,...,anm至对应的用户设备uem；

步骤3、基站周期性停止数据发送，并测量干扰信息，例如停止周期可以采用60s，90s，120s等间隔，其中测量的干扰信息包括干扰强度和干扰方向。

步骤4、判断接收到的干扰功率，若大于阈值pa，则将干扰标志fm置1后下发至用户设备，并进入步骤5；否则，将干扰标志fm置0并下发至用户设备，进入步骤9；其中，pa的取值可以是-100dbm，-95dbm等，fm是标识干扰有无的标志信息。

步骤5、基站侧根据来波方向(doa)估计干扰方向，具体可以采用多重信号分类(music)算法、基于旋转不变技术的信号参数估计(esprit)算法等。

步骤6、通过辅助全球导航卫星系统(a-gnss)上报用户设备位置信息；

步骤7、基站判断干扰与用户设备方向，若方向夹角小于3度，则将扩频标志cm置1后下发至用户设备，并进入步骤10；否则，进入步骤8；其中，扩频标志cm为标识是否采用扩频处理的标志位。

步骤8、基于特征空间的波束形成(esb)算法进行自适应天线波束形成，调整基站天线方向图零陷对准干扰，即调整天线增益最低处的对准方向；

步骤9、基站将扩频标志cm置0后下发至用户设备；

步骤10、用户设备对每个码字q，比特块(其中表示一个子帧中传输的物理信道上的码字q中的比特数)进行增加扰码，生成加扰比特块

步骤11、对扰码比特块进行调制，调制后产生一个复值调制符号块若fm＝1，进入步骤12a，否则，进入步骤12b；

步骤12a、对复值调制符号块进行扩频处理，得到扩频序列

步骤12b、将码字q的复值调制符号分为个子集，每一个子集对应一个单载波频分多址(sc-fdma)符号。传输预编码如下式：

得到一个复值符号块变量其中表示物理上行共享信道(pusch)带宽内的资源块数，满足：

其中α2,α3,α5为一组非负整数值；

步骤13、将复值符号块或扩频序列

乘以幅值因子βpusch，然后从z(0)或a1md^(q)(0)开始依次映射到分配给pusch的物理资源块上；

步骤14、生成sc-fdma信号并在天线端口发送数据；

步骤15、基站侧接收并解调上行信息。

在下行通信中，在用户设备接入小区后，基站下发一个扩频码至用户设备；用户设备周期性测量干扰信息，并上报基站；基站根据干扰情况为下行传输自适应调整数据处理方法，该方法可有效自适应规避异系统窄带干扰，降低对通信系统信噪比的要求。

为了达到上述的目的，本发明提出的下行干扰规避策略及系统，以td-lte为例，基站侧处理过程如图3所示，用户设备侧处理过程如图4所示，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对应的用户设备接入小区；

步骤2、基站下发小区内每个用户唯一对应的扩频码a1m,a2m,...,anm至对应的用户设备uem；

步骤3、基站和小区内所有用户设备周期性停止数据发送，并由用户设备测量干扰信息；

步骤4、判断用户设备接收到的干扰功率，若大于阈值pa，则将干扰标志fm置1后上报基站；否则，将干扰标志fm置0后上报基站；其中，pa的取值可以是-100dbm，-95dbm等，fm是标识干扰有无的标志信息。

步骤5、基站侧对每个码字q，比特块(其中表示一个子帧中传输的物理信道上的码字q中的比特数)进行增加扰码，生成加扰比特块

步骤6、基站侧对扰码比特块进行调制，调制后产生一个复值调制符号块若fm＝1，进入步骤7，否则，进入步骤8；

步骤7、对复值调制符号块进行扩频处理，得到扩频序列

步骤8、将码字q的复值调制符号或扩频序列

映射到层x(i)＝[x⁽⁰⁾(i)...x^(υ-1)(i)]^t,其中v是层数，是每层的调制符号数；

步骤9、将层映射的输出x(i)＝[x⁽⁰⁾(i)...x^(υ-1)(i)]^t，进行预编码处理，产生映射到每个天线端口的资源上的向量块y(i)＝[y⁽⁰⁾(i)...y^(p-1)(i)]^t，其中y^(p)(i)表示天线端口p上的信号；

步骤10、对于物理信道传输使用的每个天线端口,复数符号块将从y^(p)(0)开始进行资源映射；

步骤11、生成正交频分复用(ofdm)符号并在各天线端口发送数据。

图5为上行通信中，系统在不同snr时传统通信方式与本专利所提出的自适应动态规避干扰系统的误码率(ber)仿真对比图，通过仿真结果可以看出，本申请中所提出的自适应干扰规避系统在信噪比较低情况误码率明显降低。

应用本发明方法的系统可以定时测量所受干扰情况，不需要其他辅助设备；并且通过定时获取和判断干扰信息的方式，自适应地调干扰规避策略；且具体策略使当系统不存在干扰时，采用原来的普通通信方式；当系统存在干扰，且上行干扰与用户非同向时：基站侧采用自适应天线波束形成技术，通过自适应加权值实现空域滤波，增强非干扰方向上期望信号的同时抑制干扰信号；当系统存在干扰，且上行干扰与用户同向或下行干扰时：采用扩频通信方式，在空间传输时有用信息所占用的带宽相对较宽，接收端采用相关检测来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号。这样，对于各种干扰信号，因其在接收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成分，信噪比很高，因此抗干扰性强。

可行的，在本发明的其他具体实施方式中还可以采用单一的自适应天线波束形成技术或扩频技术规避干扰。但是单一的自适应天线波束形成技术对干扰和期望信号同向情况无改善作用，单一的扩频技术频谱利用率较低。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。