窄带干扰侦测和减轻的方法及无线通信装置与流程

所属普通技术人员将容易理解，以上所讨论的本发明，可以使用与所公开的硬件元件的不同配置来实现。因此，尽管已经基于这些较佳实施例描述了本发明，但是对于所属普通技术人员来说，某些修改、变换和替代构造是显而易见的，同样在本发明的范围内。贯穿整份说明书，若非上下文另有明确要求，否则词语“包括”、“包含”或其他类似但不相同的词语，将被理解为暗示包含所记载的元素、整数或步骤，或者一组元素、整数或步骤，但不排除包含任何其他的元件、整数或步骤，或者其他组的元件、整数或步骤。词语“装置”或“模块”不限于一个或特定数量的实体物(例如一个智能移动电话、一个控制器、一个处理系统等)。如本文使用，装置可以是具有一个或者多个部件的任何电子装置，其可实现本公开中的本发明的至少一些部分功能。虽然说明内容和示例使用词语“装置”或“模块”来描述本公开的各种方面，但是词语“装置”或“模块”不限定到特定配置、类型或者数目的物件。此外，词语“系统”或“模块”不限定为多个组件或特定方向。例如，系统可在一个或者多个印刷电路板或其他基板上实现，并且可具有可移动的或静态的组件。虽然说明内容和示例使用词语“系统”来描述本公开中的本发明的各种方面，但是词语“系统”不限定到特定配置、类型或者数目的物件。上面的描述中提供了特定细节以帮助各种发明方面的透彻了解。然而，所属普通技术人员将理解，可以在缺少这些特定细节的情况下实施这些方面。为了能够清楚解释，在一些实例中，本技术可被呈现为包括单独的功能块，这些功能块包括装置、装置组件、软件的方法中体现的步骤或子程序、或硬件和软件的结合。另可以使用不同于图中所示和/或本文所述的其他附加组件。例如，电路、系统、网络、处理和其他组件可以显示为框图形式的组件，以免不必要的细节模糊这些方面。在其他实例中，为免不必要的细节模糊这些方面，可以在没有不必要的细节的情况下显示已知的电路、处理、算法、结构和技术。个别方面可以在文中被描述为处理或方法，以流程图、数据流图、结构图或框图显示。虽然流程图可将操作描述为顺序性的处理，但是多个操作可以并行或同时执行。此外，可重新安排这些操作的顺序。流程会在操作完成时终止，但可能存在图中为包含的其他步骤。处理可对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终止可以对应于此函数返回到调用函数或主函数。根据上述示例的处理和方法可以使用存储在计算机可读介质中的，或者其他能够从计算机可读介质获取的计算机可执行指令来实现。这些指令能够包括，例如，导致或以其他方式配置通用计算机、专用计算机或处理装置来执行特定功能或者功能群组的指令和数据。部分计算机资源可通过网络来进行存取。举例来说，计算机可执行指令可以是二进制文件、中间格式指令，如组合语言、固件、源代码等。根据这些披露内容实施处理和方法的装置，可包括硬件、软件、固件、中间软件、微码、硬件描述语言、或者以上任意组合，并且可以采用多种形式中的任何一种。当以软件、固件、中间软件或微码实现时，执行必要任务的程序代码或者代码片段(如计算机程序产品)可存储在计算机可读或机器可读介质中。计算机可读介质可包括存储器或数据存储介质，如随机存取存储器(random access memory—ram)、同步动态随机存取存储器(synchronous dynamic random-access memory—sdram)、只读存储器(read-only memory—rom)、非易失性随机存取存储器(non-volatile random-access memory—nvram)、电子可抹除可编程只读存储器(electrically erasableprogrammable read-only memory—eeprom)、闪存、磁性或者光数据存储介质等。这些技术可附加地或者另选地通过计算机可读通信介质来实现至少其中的一部分，计算机可读通信介质携带或传送以指令或者数据结构形式呈现的程序代码，并且能被计算机访问、读取和/或执行，例如，传播信号或波。程序代码可由处理器执行，其可包括一个或多个处理器，例如一个或多个数字信号处理器(digital signal processors—dsps)、通用微处理器、专用集成电路、现场可编程逻辑数组(field programmable logic arrays—fpgas)或其他等同的集成或离散逻辑电路。这样的处理器可被配置来执行如披露内容所描述的任何技术。通用处理器可为微处理器；但在另选实例中，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微处理器或者状态机(state machine)。处理器可实施为多个计算装置的组合，例如，dsp和微处理器、多个微处理器、一个或多个微处理器搭配dsp核、或任何其他的类似设置。据此，在这里使用的词语“处理器”可代表任何前述结构、前述结构的任意组合，或适合于实施本文所描述的计数的任何其他结构或装置。结合本文公开的发明方面所描述的各种说明性逻辑块、模块、引擎、电路和算法步骤，可实施为电子硬件、计算机软件、固件、或以上的任意组合。为了清楚地表示硬件和软件的可互换性，各种说明性组件、方块、模块、引擎、电路和步骤已经在上文中根据其功能进行了一般性描述。这些功能是否要以硬件或者软件实现，取决于特定的应用场景和加给整个系统的设计约束。所属普通技术人员可以针对每个特殊应用场景以不同的方式实现所描述的功能，但这样的实施决定不应该被解释为脱离了本技术的范围。

背景技术：

1、无线网络(举例来说，无线局域网络)，如wi-fi(依据电机与电子工程师协会(institute of electrical and electronics engineers—ieee)802.11标准制定的)网络，包含一个或者多个存取点(access points—aps)，用以与一个或者多个站点(stations—stas)通信。ap通过特定频带(frequency band)上的共享无线通信介质来服务sta。举例来说，ieee 802.11ah标准，也称为wi-fi halow标准，使用免许可的sub-1ghz频段来提供较长距离的wi-fi网络。802.11ah还受益于较低的能量消耗，能够让协作于共享信号的大群组的sta或者传感器得以建立，支持物联网(internet of things—iot)的概念。wi-fi halow使用的1ghz以下的免许可频带(不包括电视空白频段)根据国家的不同而不同。示例列举如下，欧洲的操作频带为863-868.6mhz，日本的操作频带为915.9-928.1mhz，澳洲的操作频带为915-928mhz，中国的操作频带为755-787mhz，韩国的操作频带为917-923.5mhz，新加坡的操作频带为866-869mhz和920-925mhz，美国的操作频带为902-928mhz。wi-fihalow所使用的频带被几个不同的无线技术共享，例如lora，使得wi-fi halow装置经常在通信信道上遭到干扰。

2、在任何的国家，无线通信装置使用的操作频带能够被细分为一系列的次信道(subchannels)。ap和sta间的通信发生在这些次信道中的一个。sta可能会在所选择的次信道上经历各种类型的干扰，从而导致无线服务降级。干扰的类型可以以频率和频宽进行分类，例如，带外干扰(out of band interference)的类型指操作频带之外的其他信号，带内的信道外干扰(in band out of channel interference)的类型指在操作频带内但传送于不同次信道的其他信号。信道内的宽带干扰(in channel broadband interference)的类型比较像是覆盖所有次信道的宽带噪声，而信道内的窄带干扰(in channel narrowbandinterference)的类型指传送于相同次信道的其他信号，但其频宽较窄。针对wi-fi halow装置，属于信道内的窄带干扰的类型的一些示例为lora，一种窄带信号无线电(narrowbandsignaling radio)，或者来自其他无线电发射器的散射信号，例如来自477mhz对讲机(walkie talkie)的信号。大的干扰信号可能会过驱动无线通信设备中的放大器级。当过载时，干扰信号和任何有用信号都会扭曲，信号会削波(clips)。当发生窄频干扰时，根据信号频谱中的窄带干扰的功率水平(power level)和位置，在干扰周围的副载波的信号与干扰加噪声的比(signal-to-interference-plus-noise ratio—sinr)会下降，造成无线网络的效能下降。

3、在使用更多的冗余码来进行错误校正，或者运用较不易受噪声影响的调变类型的调变码结构(modulation code scheme—mcs)中，其效能受到窄带干扰的影响较小。然而，在使用更少的冗余码或者运用较容易受噪声影响的调变类型的mcs中，窄带干扰导致的效能下降会非常严重。在窄带干扰落在导频次载波(pilot subcarrier)的情况下，ap和sta之间的不准确同步会导致追踪效果不佳和效能显著下降。管理和降低信道内的窄带干扰所带来的影响是个重要课题。在本说明书中，信道内的窄带干扰简称为窄带干扰。无线通信装置需要决定接收到的数据是否具有足够好的质量，以便将数据包当作成功接收。传统的技术用于中央式地从ap管理干扰。然而，在接收信号的译码阶段期间来即时管理干扰，已经发觉是个具挑战性的议题。

技术实现思路

1、有鉴于此，如何减轻或消除上述相关领域的缺陷，实为有待解决的问题。

2、以下概述呈现了与本说明书公开的一个或多个方面上的相关技术特征，不应将其视为与所有考虑方面上的一般概述，也不应将其视为辨别所有考虑方面或者任意方面上关联范围的关键或重要要素。因此，以下概述的唯一目的是在详细描述之前，以简明的方式呈现说明书所公开的算法的一个或多个相关方面的一些概念。

3、本说明书披露的是能够执行无线通信的系统和方法，用以侦测和减轻窄带干扰。根据至少一个说明示例，提供在无线信号的接收期间进行窄带干扰侦测和减轻的方法。该方法包括：由无线通信装置在无线通信介质上的操作频带中接收无线信号；观察无线信号的频域表示，并且测量频域表示的多个功率相关值；标识多个功率相关值中的最大功率值，以及最大功率值所关联的副载波；根据最大功率值和标度因子计算功率阈值；以及计数拥有低于功率阈值的功率相关值的副载波的数目。该方法还包括：根据副载波的计数数目判断是否出现窄带干扰；以及因应在操作频带中出现窄带干扰的情况，决定窄带干扰所影响的一个或者多个副载波，以及根据窄带干扰所影响的一个或者多个副载波修改无线信号。

4、在该方法的一个方面中，当没有数据包出现在无线通信介质上的操作频带中的时候，为窄带干扰侦测来观察和测量频域表示的多个功率相关值，只执行在闲置期。闲置期的实施例包括分散式协调功能跨帧空间(distributed coordination function inter-frame space—difs)期间。在另一个实施例中，为窄带干扰侦测来观察和测量频域表示的多个功率相关值，执行在数据包的侦测期间，例如，使用数据包的长训练栏(long trainingfield—ltf)进行窄带干扰侦测。

5、根据实施例，该方法还包括：使用快速傅立叶转换(fast fourier transform—fft)将无线信号转换至频域表示。在这个实施例中，功率相关值对应于fft输出的振幅。在窄带干扰侦测方法的一个方面中，受到窄带干扰影响的多个副载波，包括最大功率值所关联的副载波以及一个或者多个邻近副载波。在多种实施例中，为时域处理、频域处理、或者时域处理和频域处理，将窄带干扰所影响的多个副载波声明为擦除物。窄带干扰影响的副载波的数目为预先设定的或者适应性决定的。在一个实施例中，判断是否出现窄带干扰的步骤包括：将计数数目比较计数阈值，并且当计数数目大于计数阈值时，判断出现了窄带干扰。在另一个实施例中，判断是否出现窄带干扰的步骤，包括：决定计数数目除以副载波的总数的比例，并且当比例高于事先定义的比例时，判断出现了窄带干扰。

6、在干扰减轻的一个方面中，修改无线信号的步骤，包括：修改频域中的受到窄带干扰影响的所述多个副载波的所述功率相关值。在一个实施例中，传送受到窄带干扰影响的多个副载波的副载波索引给频率解调变处理器。在一些实施例，置零、无效或抑制受到窄带干扰影响的多个副载波的功率相关值。

7、在干扰减轻的另一个方面中，修改无线信号的步骤，包括：处理时域中的无线信号以抑制受到窄带干扰影响的多个副载波所关联的一个或多个频率。在一些实施例中，时域中的无线信号的处理，包括使用一个或多个陷波滤波器以过滤无线信号。每个陷波滤波器的零点设定为受到窄带干扰影响的一个或多个副载波的频率。陷波滤波器为级联的一阶无限脉冲响应(infinite impulse response—iir)陷波滤波器。

8、在干扰减轻的另一个方面中，修改无线信号的步骤，包括：在处理时域中的无线信号之后，接着处理频域中的无线信号以更减轻所述窄带干扰。

9、在窄带干扰侦测和减轻方法的一个方面中，该方法包括：由无线通信装置在无线通信介质上的操作频带中接收无线信号；观察无线信号的频域表示以侦测受到窄带干扰影响的任何副载波；当窄带干扰出现在操作频带之中时，产生一个或多个窄带干扰位置以及标识一个或多个副载波索引。该方法还包括：处理时域中的无线信号以抑制一个或多个窄带干扰位置所关联的一个或多个频率；以及根据一个或多个副载波索引修改受到窄带干扰影响的一个或多个副载波所关联的频域中的功率相关值。在一个实施例中，观察频域表示的步骤，包括：测量频域表示的多个功率相关值，标识最大功率值以及最大功率值所关联的副载波；根据最大功率值和标度因子计算功率阈值，计数拥有低于功率阈值的功率相关值的副载波的数目，以及根据副载波的计数数目判断出现窄带干扰。在一些实施例中，观察频域表示的步骤，包括：当没有数据包出现在操作频带中的时候，只在闲置期间侦测窄带干扰。

10、在本发明的一个方面中，提供窄带干扰侦测和减轻的无线通信装置。无线通信装置包括干扰侦测模块、时域处理模块和频域处理模块。干扰侦测模块观察无线信号的频域表示以侦测受到窄带干扰影响的任何副载波，以及当窄带干扰出现在操作频带之中时，产生一个或多个窄带干扰位置及标识一个或多个副载波索引。时域处理模块耦接干扰侦测模块，接收一个或多个窄带干扰位置，处理时域中的无线信号以抑制一个或多个窄带干扰位置所关联的一个或多个频率。频域处理模块耦接干扰侦测模块以接收一个或多个副载波索引，并且耦接时域处理模块以接收处理后的无线信号。频域处理模块接着根据一个或多个副载波索引，修改受到窄带干扰影响的一个或多个副载波所关联的频域中的功率相关值。在一个实施例中，时域处理模块包括：一个或多个陷波滤波器，以及每个陷波滤波器中的零点根据窄带干扰位置中的一个来设定。

11、本发明的其他优点将配合以下的说明和附图进行更详细的解说。