CN101997794B - 降低多载波相互干扰的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低多载波相互干扰的方法，包括：调整调制后信号的相位；判断是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，将当前的调制后信号作为输出信号。本发明同时公开了一种降低多载波相互干扰的装置。本发明在多载波相邻配置情况下对性能的改善尤为明显，并使得同一个无线信号覆盖区域可以有多载波同时工作，大大提高了频谱利用率。

Description

降低多载波相互干扰的方法与装置

技术领域

本发明涉及通信系统中多载波相互干扰的处理技术，尤其涉及一种降低多载波相互干扰的方法与装置。

背景技术

目前无线通信系统多能支持多载波工作模式，多载波模式是指发射和接收都将是多个单载波的合波。例如对800MHz频段的CDMA2000lx通信系统而言，单载波的带宽是1.23MHz，相邻载波中心频率间隔1.23MHz，那么多个载波例如三载波相邻配置时候就是三个1.23MHz带宽的单载波共同组成一个占用带宽约3.69MHz的合波，三个载波的中心频率可以分别设置为871.11MHz，872.34MHz，873.57MHz(也可以是其它频率)。图1为码分多址(CDMA，CodeDivision Multiple Access)系统中频域相邻的三载波出现的载波干扰示意图，如图1所示，图中第一个载波的频点为871.11MHz，第二个载波频点为872.34MHz，第三个载波的频点为873.57MHz。多载波模式中会出现一个载波的部分信息混叠到相邻的载波内，即出现了多载波间的相互干扰，载波相邻配置时尤为明显。从图1中可以看到两个阴影区域即为载波的混叠区域，即第一个载波的部分信息混叠到第二个载波中，同时第二个载波中的部分信息混叠到第一个载波中。第二个载波和第三个载波也出现类似情况。一个载波中混叠了另外一个载波的信息，该部分信息将成为一种干扰而影响信号的质量。由于这种干扰的存在，在接收端很可能将无法对信号作正确的解调，因此必须减小这种多载波间的相互干扰，这种干扰对CDMA系统中的EV-DO信号的影响表现尤为突出。当然，在WCDMA和TD-SCDMA等系统中也存在类似的多载波干扰问题。

在CDMA、WCDMA和TD-SCDMA等系统中，当在多载波工作模式下的时候，为了保证通信的质量，必须减小多载波之间的相互干扰的影响。目前业界尚无对无线通信系统中多载波相互干扰的解决方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低多载波相互干扰的方法与装置，能明显降低相邻载频的多载波相互干扰。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种降低多载波相互干扰的方法，其特征在于，包括：

调整调制后信号的相位；以及

判断从所述调制后信号中是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，将当前的调制后信号作为输出信号。

优选地，调整调制后信号的相位，具体为：对各载波的调制后信号的相位同时进行调整。

优选地，调整调制后信号的相位，具体为：对各载波的调制后信号依次进行调整。

优选地，所述调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，逐级对所对应的调制后信号的相位进行调整，直到最后一级输出的调制后信号能正确解调出所述基带信号时，将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

优选地，所述调制后信号的相位包括所述调制后信号的载频、所述调制后信号的初始相位。

优选地，所述调整调制后信号的相位为，调整所述调制后信号的初始相位。

一种降低多载波相互干扰的装置，包括：

调整单元，用于调整调制后信号的相位；

解调单元，用于对所述调制后信号进行解调；

判断单元，用于判断所述解调单元是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发所述调整单元继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，触发确定单元；以及

确定单元，用于将当前的调制后信号作为所述基带信号的调制后信号。

优选地，所述调整单元对各载波的调制后信号的相位同时进行调整。

优选地，所述调整单元对各载波的调制后信号依次进行调整。

优选地，所述调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，所述调整单元逐级对所对应的调制后信号的相位进行调整，直到所述判断单元确定最后一级输出的调制后信号能正确解调出所述基带信号时，所述确定单元将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

优选地，所述调制后信号的相位包括所述调制后信号的载频、所述调制后信号的初始相位。

优选地，所述调整单元调整所述调制后信号的初始相位。

通过以上技术方案，本发明实现了以下有益效果：可以较好的解决无线通信系统中多载波信号的相互干扰问题，尤其对于CDMA系统中多载波EV-DO信号之间的相互干扰。在多载波相邻配置情况下对性能的改善尤为明显。这样使得同一个无线信号覆盖区域可以有多载波同时工作，大大提高了频谱利用率，提高无线规划的灵活性，提高小区的业务容量、传输速率和服务质量，改善了用户体验。

附图说明

图1为CDMA系统中频域相邻的三载波出现的载波干扰示意图；

图2为无线通信系统中对单载波调制方式示意图；

图3为本发明降低多载波相互干扰的方法的流程图；

图4为本发明选参数装置的结构示意图；

图5为本发明利用选参数装置调整调制信号的结构示意图；

图6为本发明载波多级调制时降干扰处理装置的结构示意图；

图7为本发明降低多载波相互干扰的装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在多载波系统中，特别是频域相邻的多载波之间，载波间会存在相互干扰。本发明通过调整各载波的调制后信号的相位，使多载波之间的干扰控制在能正确解调出调制信号中的有效信号的水平。由于调制后信号的相位与载波的载频及初始相位相关，而载波的载频基本被通信系统所规划好的，属于不可调的参数，因此，本发明主要通过调制后信号的初始相位的调整来降低多载波之间的干扰。本发明方案实现简单且实用。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

现代无线通信系统中的发射信号是通过将信息调制到被调信号上来实现信息传输的，其中，被调信号可以由数字控制振荡器(NCO，Numerical ControlOscillator)或模拟振荡器等装置产生。调制过程可以由调制器如实数调制器、复数调制器或正交调制器等多种类型的调制器来完成。

反映调制后信号特性的参数有很多，频率和相位是其中两个。例如，被调信号调制后信号C(t)可以表示为：C(t)＝A(t)×cos(2πft+θ)+j×A(t)×sin(2πft+θ)。其中A(t)为幅度，是与时间t及基带信号有关的变量，f为载波频率，θ为调制后信号的初始相位，(2πft+θ)为调制后信号的相位，它是一个频率f、时间t和初始相位θ的函数，本发明中统一用W(t，f，θ)来表示，简称为W。如果是实数调制，只需要使用C(t)中的实部。

传统的多载波无线通信系统中只对被调信号的频率做出指定，而并没有通过对调制后信号的相位W做出特别的指定来达到减少载波间干扰的目的。

而被调信号调制后信号的相位W是一个频率f，时间t和初始相位θ的函数，其中t是一个时刻的变化量，表示了信号的特性，不可控。f和θ是二个受控的变量，可以通过改变其中任何一个或同时改变二个变量来达到调节调制后信号相位W的目的。在无线通信系统中，对发射的载波位置有较严格的要求，因而f的偏移范围相对较窄灵活性弱，而初始相位θ具有较大的调节范围和灵活性。本发明的技术方案正是针对这一特点而提出的。

以下通过附图进一步阐明这一点。

图2为无线通信系统中对单载波调制方式示意图，如图2所示，图中包括两个部件即调制器200和被调信号发生器201。调制器200用于将输入信号x调制到被调信号上得到输出信号y，调制器200是无线通信系统中常用的实数调制器、复数调试器或正交调制器等。被调信号发生器201是按照输入参数完成被调信号的产生。图中仅给出了两个输入参数，频率输入参数f和相位输出参数θ。本发明正是对输出信号y的初始相位进行调整来达到降低各载波之间干扰的问题。

图3为本发明降低多载波相互干扰的方法的流程图，如图3所示，在步骤301中，设置选参数装置的输入参数，这些参数可以包括表示输入信号(调制信号或基带信号)的信息参数。在步骤302中，对通信系统的输出信号(调制后信号)进行解调，以能否正确解调出基带信号作为挑选调制后信号的依据。在步骤304中，根据步骤302中获得的信号解调结果判断当前的调制后信号(输出信号)是否达到要求。在步骤303中，根据上述解调结果(不能正确解调出基带信号时)，按照优化算法计算得到下一组调制后信号的初始相位，作为各调制后信号的新初始相位。重复步骤301，302，303和304直到找到一组调制后信号的初始相位使得输出信号能正确解调出基带信号。在步骤305中，将最终得到的初始相位固化，作为某一个特定配置所采用初始相位的调制后信号组。

图4为本发明提出的选参数装置的示意图，如图4所示，本发明的选参数装置由信号提取硬件和相位挑选软件组。信号提取硬件可以是专门设计的电路，也可以是专用或者通用的仪器。相位挑选软件可以是运行在CPU中的软件或者运行在可编程逻辑器件中的软件或者都包括，该软件也可以以硬件的形式固化并运行。本发明的选参数装置工作时需要的几个输入参数包括：输入信号的类型参数n，输入信号的信号数目m，输入信号的位置信息k。实际使用中根据不同的系统或者载波情况，可以只用部分或者全部的输入参数。本发明的选参数装置的输出参数包括调制后信号的初始相位选参数结果指示信号。结果指示信号表示了选参数装置的一个工作状态，结束状态还是正在运行状态。本发明的选参数装置按照图3中的选参数方式进行工作，既可以在系统运行前使用，也可以在系统运行过程中使用。本发明的选参数装置主要用途是生成各调制后信号的初始相位，并输出到各调制后信号中，使各调制后信号的初始相位以选参数装置输出的初始相位值为初始相位进行输出。

图5为本发明利用选参数装置调整调制信号的结构示意图，如图5所示，调制器组可以是无线通信系统中采用的各种调制器类型，它的功能是完成多载波的调制。调制器组具有两个输入信号，一个是输入的载波信号即调制信号X1...Xm，另外一个是被调信号发生器组输出的被调信号1..m。合波器用于将调制后的m个单载波合波。耦合器用于将输出信号反馈到本发明的选参数装置中，作为选参数装置的一个输入参数，连同其它的输入参数一起，本发明选参数装置将按照一定的优化算法进行初始相位参数的选取。最后将选择好的初始相位设置到各个调制后信号中。选参数装置的功能与图4所示的选参数装置相同。需要说明的是，本发明还包括对调制后信号解调的解调器(图中未示出)，可将输出的调制后信号复用后输入到解调器中，解调器的解调结果输入到本发明的选参数装置中，作为是否继续调整调制后信号的初始相位的依据。解调器选用现有的解调器即可。

以下以三载波的CDMA系统为例，结合图3所示的方法，进一步阐明本发明技术方案是实质。

图3为本发明降低多载波相互干扰的方法的流程图，如图3所示，本发明降低多载波相互干扰的方法包括以下步骤：

步骤301：对输入参数进行设置。输入参数包括表示输入信号的相关参数。例如：输入载波的类型，本示例中是CDMA 1X信号；输入载波数目，本示例中是三载波；输入载波位置信息，本示例中是相邻配置设定的871.11MHz、872.34MHz、873.57MHz；输入调制后信号的初始相位参数，本例中调制后信号的初始相位将通过一个随机系列发生器的函数获得，并在第一次开始将发生器种子都设置为0。通过种子0获得的三个载波相位初值作为输入参数。

本发明通过设置解调装置来解调出调制后信号中的基带信号，与预先配置的基带信号进行比较，如果相同则认为各调制后信号之间的干扰符合通信要求，否则不符合通信要求，继续调整各调制后信号的初始相位值，直到能正确解调出基带信号。该解调装置可以通过硬件或者软件实现，可以是现有的任何一种解调器或通过解调算法实现的软件。

步骤302：解调调制后信号中的基带信号。信号解调的过程是信号调制的逆过程，即通过信道估计等确定出调制后信号的信道，再解调出基带信号。

步骤303：将步骤302中解调出的基带信号与预先配置的基带信号的比较结果作为调制后信号相位选择的依据。如果解调出的基带信号与预先配置的基带信号相同，则退出相位调整流程，进入到步骤305中，否则进入到步骤304：调整步进量(调整量)，并返回步骤301进一步调整调制后信号的初始相位。

调制后信号初始相位的调整算法是一个不断循环的过程，直到解调出的基带信号满足要求时才会退出循环。以下详细说明本发明的初始相位调整过程。

首先按照调制后信号的频率参数从大到小依次给出从大到小的编号。如本示例中-1.23MHz对应的编号为1，0MHz对应的编号为2，1.23MHz对应的编号为3；调制后信号相位设置优先级的高低将按照调制后信号的编号来进行确定。如果是相邻配置，那么编号最低的优先级最低，编号最高的优先级次之，其它编号的优先级按照编号的大小顺序从大到小排列。如果载波是非相邻配置，那么调制后信号编号即为优先级，越大优先级越高。设置完成后将得到一个优先级和调制后信号编号一一对应且由高到低排列的数组。本示例针对的是载波的载频连续的情形，因此各个编号的调制后信号对应的优先级为：编号1对应的是1，编号2对应的是3，编号3对应的是2。优选级数字越大优先级越高。

初始相位调整时，需要设置每次调整的步进量(调整量)，本发明设置的粗调步进量为20°，不能满足要求时逐步缩小步进量，直到确定出合适的初始相位为止。

以步进量为20°为例说明本发明是如何实现载波的初始相位调整的。分别改变载波1、2、3的初始相位(一般以初始相位为0°开始)值，注意，这里载波的初始相位改变，并非是三个载波的初始相位改变完全相同，每次调整载波初始相位时，三个载波之间的相位是不能完全相同的，如果三个载波的初始相位始终相同，相当于三个载波的初始相位始终为0°，其之间的干扰情况将始终相同，这种相位调整是没有意义的。本发明即是确定每个载波对应的每一相位值(以步进量的整数倍为增量)与其他载波对应的每一相位值(以步进量的整数倍为增量)之间的干扰最小的情况，并将干扰最小的各载波(调制后信号)作为基带信号的调制后信号。

如前所述，各载波初始相位的改变值可通过前述的选参数装置实现，只要按设定的程序为各载波设定相应的载波增减标识(以前述的步进量的整数倍为增量)，只要将各载波之间所有的初始相位值之间的干扰情况确定即可。

当步进量为20°时，各载波之间不能确定出能同时正确解调各载波的基带信号时，调整步进量，例如调整为10°，再次按前述方式分别确定各载波之间以各种初始相位出现时，各载波之间的干扰情况(能否使各载波均能解调出基带信号)，各调制后信号均能正确解调出基带信号的调制后信号作为输出信号。如果为20°时仍不能确定出各载波的基带信号的调制后信号，则进一步调整步进量，例如调整为5°或1°等，仍按前述方式对各载波的初始相位进行调整，从而确定出各载波能正确解调基带信号的调制后信号。

需要说明的是，上述的各载波的初始相位可以是同时调整的方式，即各载波的初始相位同时改变(各载波的初始相位不会同时相同)，从而确定出各载波均能正确解调出基带信号的调制后信号。也可以对各载波的初始相位依次调整，即首先改变其中一个或两个以上的载波的初始相位，使其中的至少一个载波的初始相位不变，从而确定出各载波均能正确解调出基带信号的调制后信号。不管初始相位的调整方式是如何的，确定调制后信号的方式却是相同的。

需要说明的是，本发明同样适用于三个以上载波调整的情形，具体的，按前述的方式分别设定载波初始相位调整的步进量，按所设置的步进量对各载波处于各种初始相位(以步进量的整数倍为增量)的干扰情况，直到确定出各载波均能正确解调出基带信号的调制后信号，作为各载波的输出信号。

步骤305：固化载波的初始相位，即将当前确定初始相位值的调制后信号确定作为输出信号。

图6为本发明载波多级调制时降干扰处理装置的结构示意图，如图6所示，是m个载波n级调制的应用情况。图中的调制器组、被调信号发生器组、合波器及耦合器与图5所示的各器件的功能完全相同，各级调制器组用于将对应的调制信号调制到被调信号上。多级调制时可以选择性的对一级或者多级的调制后信号的初始相位进行调整。本发明对多级调制时的调制后信号初始相位的调整进行说明。整体上，多级调制时的调制后信号的初始相位调整与单级调制后信号初始相位调整的实现手段是完全相同的，不同的是多级调制时是判断最后输出的调制后信号是否能正确解调出基带信号来确定调整是否结束，当最后输出的调制后信号能正确解调出基带信号后，各级所确定调制后信号即作为各级的输出信号。本发明中，还包括对最后一级输出的调制后信号解调的解调器(图中未示出)，可将最后一级输出的调制后信号复用后输入到对应的解调器中，解调器的解调结果输入到本发明的选参数装置中，作为是否继续调整调制后信号的初始相位的依据。解调器选用现有的解调器即可。

调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，逐级对所对应的调制后信号的初始相位进行调整，调整的方式与前述图3所示的方式基本相同，只是判断标准不同而已，直到最后一级输出的调制后信号能正确解调出基带信号时，将各级调制所确定出的调制后信号作为各级输出信号。

本发明所记载的技术方案同样适合于不同类型多载波处于多载波工作模式，如CDMA系统中的载波EV-DO信号和载波1X信号的混合配置。

对于不同通信系统中各载波之间的干扰问题，仍然按前述的方式分别设置载波的初始相位调整步进量，并对各调制后信号处于各种相位(以步进量的整数倍为增量)时，各调制后信号是否均能正确解调出基带信号，各调制后信号均能正确解调出基带信号的调制后信号作为输出信号。不同通信系统之间的初始相位调整方式与同系统中的载波初始相位并无差异，标准仍然是各载波均能正确解调出基带信号。

本发明所记载的技术方案同样适合其它制式的无线通信系统，宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)系统和时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)系统。

图7为本发明降低多载波相互干扰的装置的组成结构示意图，如图7所示，本发明降低多载波相互干扰的装置包括调整单元70、解调单元71、判断单元72和确定单元73，其中，调整单元70用于调整调制后信号的相位；解调单元71用于对调制后信号进行解调；判断单元72用于判断解调单元70是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发调整单元70继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，触发确定单元73；确定单元73用于将当前的调制后信号作为输出信号。调整单元70对各载波的调制后信号的相位同时进行调整。调整单元70对各载波的调制后信号依次进行调整。调制后信号的相位包括所述调制后信号的载频、所述调制后信号的初始相位。调整单元70调整所述调制后信号的初始相位。

调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，调整单元70逐级对所对应的调制后信号的相位进行调整，直到判断单元72确定最后一级输出的调制后信号能正确解调出所述基带信号时，确定单元73将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

本领域技术人员应当理解，本发明图7所示的降低多载波相互干扰的装置是为实现前述降低多载波相互干扰的方法而设计的，图7所示装置中的各处理单元的实现功能可参照前述降低多载波相互干扰的方法中的相关描述而理解，各单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过相应的逻辑电路而实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种降低多载波相互干扰的方法，其特征在于，包括：

调整调制后信号的相位；以及

判断从所述调制后信号中是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，将当前的调制后信号作为输出信号；其中，

所述调制后信号的相位的初值通过将发生器种子设置为0获得；

调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，逐级对所对应的调制后信号的相位进行调整，直到最后一级输出的调制后信号能正确解调出所述基带信号时，将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整调制后信号的相位，具体为：对各载波的调制后信号的相位同时进行调整。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整调制后信号的相位，具体为：对各载波的调制后信号依次进行调整。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整调制后信号的相位为，调整所述调制后信号的初始相位。

5.一种降低多载波相互干扰的装置，其特征在于，包括：

调整单元，用于调整调制后信号的相位；

解调单元，用于对所述调制后信号进行解调；

判断单元，用于判断所述解调单元是否能正确解调出所述基带信号，不能正确解调时，触发所述调整单元继续调整所述调制后信号的相位，能正确解调时，触发确定单元；以及

确定单元，用于将当前的调制后信号作为所述基带信号的调制后信号；

调制信号的调制方式为级联调制时，从第一级调制对应的调制信号开始，所述调整单元逐级对所对应的调制后信号的相位进行调整，直到所述判断单元确定最后一级输出的调制后信号能正确解调出所述基带信号时，所述确定单元将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元对各载波的调制后信号的相位同时进行调整。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元对各载波的调制后信号依次进行调整。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整单元调整所述调制后信号的初始相位。