消除信号中射频干扰的方法与其通信系统与流程

1.本技术涉及一种消除信号干扰的技术，特别是一种通过掩蔽受到射频干扰的频段而避免陷波影响的消除射频干扰的方法与通信系统。


背景技术：

2.一个无线通信系统在运作过程中可能遭遇各种干扰，例如均衡器(equalizer)在通信系统中是很重要的一部分，由于传送信号在传送路径到接收器接收的过程中会受到多路径干扰(multipath interference)以及路径中掩蔽物阻挡造成掩蔽效应(shadow effect)，这些现象都会造成接收信号错误率上升。因此在已知技术中，为了降低通讯系统传输的错误率要作通道估测(channel estimation)，经由估测的结果对通道响应做补偿进而降低传送错误率。
3.另一种干扰为射频干扰(radio frequency interference)，射频干扰的成因是电磁波辐射，对射频(rf)信号在相同频段的共振，造成射频信号被电磁波辐射干扰，因而无法传递无线电波信号。射频干扰主要原因在于有线高频介面须要做高速传输，所用的基频(baseband)与倍频(frequency multiplication)为高频信号，与无线射频所用的频率重迭，而高频信号因信号不连续，所以发生电磁波辐射形成噪声，但由于噪声所辐射的能量远大于无线信号能量，因此高频噪声共振干扰射频信号，即为射频干扰。
4.在现有技术中，提出一种射频干扰消除器(radio frequency interference(rfi)canceller)的技术，在通信系统中，在均衡器后面使用一音频发生器(tone generator)以对射频干扰进行消除。然而，在连线阶段的训练模式(training mode)时，射频干扰消除器却容易与均衡器与和一远端串扰消除器(fext(far end crosstalk)canceller)等滤波电路进行互动，使其系数受到射频干扰而变形，因此影响系统效能，严重时导致连线失败。


技术实现要素：

5.为了避免通信系统中滤波电路相互影响而过度处理电磁干扰产生的问题，本发明提出一种消除信号中射频干扰的方法与运行此方法的通信系统，其中方法特别通过掩蔽受到射频干扰的频段来避免通信系统中干扰消除电路过度处理而产生的陷波(notch)问题。
6.根据通信系统的实施例，通信系统主要的电路包括一模拟数字信号转换器，用以转换通信系统接收的模拟信号为频域中的数字信号；一射频干扰侦测器，用以侦测数字信号中受到射频干扰的频段；一干扰消除电路，例如均衡器与远端串扰消除器，其目的为执行通信系统中的干扰消除；以及一射频干扰消除器，用来针对数字信号中有射频干扰的频段执行射频干扰消除。
7.通信系统中执行一消除信号中射频干扰的方法，在此方法中，先通过射频干扰侦测器侦测数字信号中受到射频干扰的频段，以其中处理电路修改干扰消除电路中的掩蔽参数，使得干扰消除电路在处理数字信号时，并不处理侦测到射频干扰的频段，接着才将处理后的信号传送到射频干扰消除器，以执行射频干扰消除，之后输出经射频干扰消除的数字
信号。
8.在所述通信系统中，最后输出经射频干扰消除的数字信号时，可再经一数据分割器处理后，将非噪声的信号自通信系统输出。
9.并且，经此数据分割器输出的信号可再通过一反馈均衡器消除信号中码元间干扰与载波间干扰，以增加信噪比，之后再回馈至射频干扰消除器，以优化射频干扰消除器消除射频干扰的效能。
10.在一实施例中，所述干扰消除电路即可包括均衡器与远端串扰消除器，通过修改均衡器与远端串扰消除器的掩蔽参数来处理数字信号，能使得均衡器与远端串扰消除器不处理侦测到射频干扰的频段。
11.在一实施方案中，其中不处理侦测到射频干扰的频段的方式为掩蔽经快速傅立叶转换到频域后经侦测到有射频干扰的仓。
12.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
13.图1示出了运用消除信号中射频干扰的方法的通信系统的电路架构实施例图；
14.图2示出了消除信号中射频干扰的方法的实施例流程图；
15.图3示出了通信系统在训练模式下收敛得出干扰消除电路的掩蔽参数的流程实施例；
16.图4示出了在时域下前馈均衡器处理信号的波形图；
17.图5示出了在频域下前馈均衡器处理信号的波形图；
18.图6示出了在时域下远端串扰消除器处理信号的波形图；以及
19.图7示出了在频域下远端串扰消除器处理信号的波形图。
具体实施方式
20.以下通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，事先声明，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
21.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件或者信号，但这些元件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
22.在无线通信的领域中，不论是发送端或是接收端，总是会有信号干扰的问题，如射频干扰(radio frequency interference)，射频干扰一般是在接收器(receiver)所接收的信号的频率位置或接近此频率的位置接收到频率差不多的信号彼此互感耦合(mutual inductance coupling)造成的电磁干扰，而这些射频干扰会占据没有使用的频段，也会干
扰有在使用的频段的信号。常见消除射频干扰(一般仅能降低干扰，而无法完全消除干扰)的方式除了尽量隔开干扰源外，亦可采用补偿与增益调整的方式。然而，在一般通信系统中，却有可能因为通信系统中特定干扰消除电路(如均衡器(equalizer)或远端串扰消除器(far-end crosstalk canceller))因为过度处理而产生陷波(notch)，陷波将影响后续射频干扰消除的效果。
23.本发明披露一种消除信号中射频干扰的方法与其通信系统，所述方法的主要技术目的是在通信系统进行射频干扰(radio frequency interference，rfi)消除时，通过修正均衡器与远端串扰消除器的掩蔽参数而不处理侦测到有射频干扰的频段，之后才交给射频干扰消除器(radio frequency interference canceller)执行射频干扰消除，如此能避免射频干扰消除器与均衡器或远端串扰消除器之间互动产生的陷波(notch)影响到射频干扰消除的效果，除了可以避免信号处理过程因为陷波造成的错误，还能够同时保持系统效能。
24.运用所述消除信号中射频干扰的方法的通信系统可以参考图1所示的通信系统电路架构实施例图，通信系统中各电路元件实现所述方法，相关流程同时参阅图2所示的实施例流程图。
25.通信系统通过天线接收一输入信号11(步骤s201)，此模拟信号先经模拟数字信号转换器101转换为数字信号(步骤s203)，且在所运行的消除信号中射频干扰的方法中，同时将时域的信号转换到频域的信号(步骤s205)，接着由一射频干扰侦测器102侦测数字信号中受到射频干扰的频段(步骤s207)。根据一实施例，侦测信号中射频干扰的频段的方法之一是，先将数字信号储存到通信系统的暂存器，通过一快速傅立叶转换(fast fourier transformation)的电路把时域(time domain)信号转为频域(frequency domain)信号，之后通过通信系统中的射频干扰侦测器102，根据干扰信号的特征，比对出有射频干扰的信号，而能自其他信号中分别出来。
26.对以射频干扰侦测器102侦测其中受到射频干扰的频段，通信系统掩蔽(mask)这些受到射频干扰的频段，使得通信系统中后续的干扰消除电路处理数字信号时，可以不处理侦测到射频干扰的频段。所述将频段进行掩蔽的技术可以用仓(bin)表示实施方式，仓为进行傅立叶转换时的最小单位，其中不处理侦测到射频干扰的频段的方式可为掩蔽经快速傅立叶转换到频域后经侦测到有射频干扰的仓，相关修改掩蔽参数的演算方式可以参考以下方程式。
27.方程式一为频域下以最小均方误差(least mean square，lms)更新通信系统中的均衡器103(如一种前馈均衡器(feed-forward equalization，ffe))系数与远端串扰消除器105(far end crosstalk，fext)系数的公式，其中“c(k)”表示在频域中的仓，k为索引值，“μ*xh(k)e(k)”为利用均衡器103与远端串扰消除器105等干扰消除电路执行干扰消除的系数，方程式二描述这些系统的傅立叶转换方程式。
28.本发明提出的消除信号中射频干扰的方法为在频域中针对侦测到有射频干扰的仓(bin)的梯度(gradient)进行掩蔽。也就是，当射频干扰侦测器(rfi detector)侦测到某仓(bin，index m)有射频干扰，即把这些仓的掩蔽参数(mask)设为0，即方程式三所示，逐一处理信号(index k)到所述有射频干扰的仓(k＝m)时，将干扰消除系数设为0(xh(k)e(k)＝0，即设定掩蔽)，以让这一项不进行更新，使得均衡器103与该远端串扰消除器105不处理侦测到射频干扰的频段，也就是上述实施例描述的不处理侦测到射频干扰的频段的作法。
29.c(k+1)＝c(k)+μ*xh(k)e(k)；e(k)＝fft[e(n)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(方程式一)
[0030]
x(k)＝fft[x(n)]，k＝1,2,
…
,n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(方程式二)
[0031]
xh(k)e(k)＝0,if k＝m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(方程式三)
[0032]
如此，即以修改掩蔽参数的干扰消除电路处理信号(步骤s209)，而特别的是，其中并不处理侦测到射频干扰的频段。接着，根据一实施例，射频干扰侦测器102可将得出的受到射频干扰的频段(或仓)提供射频干扰消除器107以执行射频干扰消除(步骤s211)，最后输出经射频干扰消除的信号(步骤s213)。
[0033]
根据一实施例，在通信系统中，输出经射频干扰消除的数字信号可再经一数据分割器(data slicer)109处理后，产生输出信号12，再将此非噪声的信号自通信系统输出。所述数据分割器109为通信系统的后级处理电路之一，可以实现后级放大，让整个通信系统最后的输出振幅可以放大到可解调的准位，数据分割器109亦可利用比较器(comparator)根据信号中的位符号(bit symbol)比对出误差而恢复通信系统中接收器解调出来的数字信号，最终判断信号为噪声或是实际信号，以输出实际信号。
[0034]
数据分割器109输出信号的同时，可以将信号传送到反馈均衡器(feedback equalizer，fbe)108，反馈均衡器108用以消除信号中码元(symbol)间干扰与载波间干扰，增加信噪比(snr)。
[0035]
根据一实施例，上述通讯系统可以一电路系统实现，可应用在网路装置中，用于网路信号处理。当此网路装置接收到信号后，经电路转换到频域信号，其中将可能带有射频干扰(rfi)，根据以上实施例可知，信号会经均衡器处理多路径干扰，经远端串扰消除器处理串扰后再输出给射频干扰消除器，最后经数据分割器处理后输出。
[0036]
应用上述消除信号中射频干扰的方法，图3描述通信系统在训练模式(training mode)下收敛得出干扰消除电路的掩蔽参数的流程实施例。
[0037]
上述通信系统在训练模式(training mode)时，通过一信号发生器产生信号(步骤s301)，其中射频干扰侦测器即根据干扰的特征侦测其中射频干扰(步骤s303)，并须注记受到干扰的频段，或是仓，将相关注记储存在通信系统的暂存器中。这时将针对注记的频段(或仓)设定掩蔽参数(步骤s305)，使之在执行信号干扰消除(均衡器、远端串扰消除)时，不处理经注记的频段(或仓)(步骤s307)，之后可以得出信号干扰消除的结果，以此更新相关干扰消除电路的参数(步骤s309)。
[0038]
其中更新相关干扰消除电路参数的参考依据可参考图4至图7所示波形图。
[0039]
图4显示在时域下前馈均衡器处理信号的波形图，其中显示信号经均衡器处理后，在没有将侦测到有射频干扰的频段掩蔽的情况下，得出无掩蔽处理的信号401，当将侦测到有射频干扰的频段掩蔽时，均衡器处理信号后得到有掩蔽处理的信号402。由此图可知，信号经均衡器处理后，除了峰值部份没有影响外，有掩蔽处理的信号402中部份信号有平缓的情况。
[0040]
将时域的信号转换为频域信号，在频域下均衡器的表现可参考图5所示在频域下前馈均衡器处理信号的波形图，其中显示信号经均衡器处理后，在没有将侦测到有射频干扰的频段掩蔽的情况下，得出无掩蔽处理的信号501，特别是得出无掩蔽处理的信号501在0.6的位置信号强度有明显下陷的情况，即上述实施例所描述因为过度处理产生陷波(notch)503的现象，而当对侦测到有射频干扰的频段进行掩蔽时，均衡器处理信号后得到
已经解决陷波503问题的有掩蔽处理的信号502。
[0041]
图6显示在时域下远端串扰消除器处理信号的波形图，其中显示原始信号602呈现为震荡较大的波形，若其中没有针对有射频干扰的频段掩蔽，信号经过远端串扰消除器处理后得到无掩蔽经干扰消除的信号601，若将侦测到有射频干扰的频段掩蔽时，经远端串扰消除器处理后得出经掩蔽与干扰消除后的信号603。在时域中并没有能够明显得出经过掩蔽有射频干扰频段时得到的效果。
[0042]
当将时域信号转为频域信号时，经过远端串扰消除器处理后的波形可参考图7显示在频域下远端串扰消除器处理信号的波形图。此图显示有原始信号702，其中没有针对有射频干扰的信号进行掩蔽时，经远端串扰消除器处理后得到无掩蔽经干扰消除的信号701，此时可以得到过度处理产生的陷波704，然而，若针对侦测到有射频干扰的频段进行掩蔽时，可以得出已经解决陷波704的经掩蔽与干扰消除后的信号703，可以看到通过本发明提出的消除信号中射频干扰的方法可以有效减缓均衡器与远端串扰消除器受到射频干扰而产生的陷波现象，有效降低射频干扰对通信系统中干扰消除电路(滤波器)的影响，进而维持系统的效能稳定。
[0043]
综上所述，根据上述实施例所描述的消除信号中射频干扰的方法与其通信系统，所提出方法主要是要解决通信系统中的干扰消除电路可能因为过度处理产生错误的问题，特别是因为通信系统接收的信号中带有射频干扰时，为了避免其中产生的陷波造成错误信号的问题，所述方法将修正均衡器与远端串扰消除器的掩蔽参数，采取不处理侦测到有射频干扰的频段的方式，之后才以射频干扰消除器进行射频干扰消除，最终通信系统得到经射频干扰消除的数字信号。
[0044]
以上所披露的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非用以限定本发明的申请专利保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含在本发明的申请专利保护范围内。
[0045]
附图标记说明：
[0046]
11：输入信号
[0047]
101：模拟数字信号转换器
[0048]
102：射频干扰侦测器
[0049]
103：均衡器
[0050]
105：远端串扰消除器
[0051]
107：射频干扰消除器
[0052]
108：反馈均衡器
[0053]
109：数据分割器
[0054]
12：输出信号
[0055]
401：无掩蔽处理的信号
[0056]
402：有掩蔽处理的信号
[0057]
501：无掩蔽处理的信号
[0058]
502：有掩蔽处理的信号
[0059]
503：陷波
[0060]
601：无掩蔽经干扰消除的信号
[0061]
602：原始信号
[0062]
603：经掩蔽与干扰消除后的信号
[0063]
701：无掩蔽经干扰消除的信号
[0064]
702：原始信号
[0065]
703：经掩蔽与干扰消除后的信号
[0066]
704：陷波
[0067]
步骤s201～s213：消除信号中射频干扰的流程
[0068]
步骤s301～s309：在训练模式下收敛得出掩蔽参数的流程