CN101998594B - 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；将调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，继续调整所述调制后信号的相位，满足设定性能指标时，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CDMA20001x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，在接收端接收机很可能将无法对信号作正确的解调，这种干扰对CDMA系统中的EV-DO信号的影响表现尤为突出。

多载波无线通信系统中，为了保证通信的质量，尤其是CDMA系统中多载波EV-DO通信模式，必须减小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尤其是CDMA系统中多载波EV-DO相邻配置的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，包括：

调整调制后信号的初始相位；包括：设置选参数装置的输入参数、调制后信号的优先级和步进量，按照所述输入参数、优先级和步进量调整调制后信号的初始相位；所述优先级的设置是根据调制后信号的频率参数大小依次设置编号，并根据所述编号来确定；所述步进量的设置是根据调制后信号的性能指标和设定性能指标的差值量来确定；

将调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，继续调整所述调制后信号的初始相位，满足设定性能指标时，将当前的调制后信号作为输出信号。

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初始相位进行调整，直到最后一级输出的调制后信号的性能指标满足设定性能指标时，将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

优选地，所述性能指标包括载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT及波形质量Rho中的至少一个。

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初始相位，包括：设置选参数装置的输入参数、调制后信号的优先级和步进量，按照所述输入参数、优先级和步进量调整调制后信号的初始相位；所述优先级的设置是根据调制后信号的频率参数大小依次设置编号，并根据所述编号来确定；所述步进量的设置是根据调制后信号的性能指标和设定性能指标的差值量来确定；

性能指标确定单元，用于确定所述调制后信号的性能指标；

比较单元，用于将所述调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，触发所述调整单元继续调整所述调制后信号的初始相位，满足设定性能指标时，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输出信号。

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初始相位进行调整，直到所述比较单元确定最后一级输出的调制后信号的性能指标满足设定性能指标时，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，所述性能指标包括载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT及波形质量Rho中的至少一个。

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为本发明多载波的调制方式的示意图；

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初始相位，使各调制后信号的性能指标满足设定的性能指标。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，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整调制后信号相位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具有较大的调整范围和灵活性。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。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）的信息参数和输出信号性能指标的参数。在步骤302中，提取通信系统的输出信号（调制后信号），确定其性能指标，作为挑选调制后信号的依据。在步骤304中，根据步骤302中获得的信号性能指标和设定的信号性能指标之间的差距来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，根据上述计算得到的信号性能指标，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的性能指标满足要求。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。

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和输出信号性能指标的参数。例如:输入载波的类型，本示例中是CDMA1X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，本示例中载波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。本示例中调制后载波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；输入对发射信号（调制后信号）性能指标的要求，本示例针对的是1X信号，衡量1X信号的指标有：载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT，标准要求为-27dBc；波形质量Rho，标准要求0.912。

步骤302：确定发射信号的性能指标。确定发射信号的性能指标的方式可以是通过通用的测量仪器提取出当初始相位被设置后对应的三个载波性能指标，即各载波的MAX IT及Rho各值。也可以通过相应的测量软件计算出发射信号的性能指标。

步骤303：将步骤302中得到的性能指标和设定的性能指标进行比较，得出相应差值，作为调制后信号选择相位的依据。如果发射信号（调制后信号）的性能指标满足设定的性能指标要求，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进一步调整被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，直到接收机解调出的基带信号满足要求时才会退出循环。

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。如果载波间是相邻配置，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。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。本示例中各个编号对应的优先级为：编号1对应的是1，编号2对应的是3，编号3对应的是2。数字越大优先级越高。

本发明中，步进量是按照步骤303中计算得到各个载波性能指标和设定性能指标的要求的差值量分为两个等级：大步进和小步进。如果步骤303中得到性能指标的一个差值大于0.6，那么采用较大的步进调整初始相位，本示例中使用50°，如果步骤303中得到差值小于0.6，那么采用步进较小的方式来调整相位，本示例中采用步进20°。步进量设置完成后就可以得到一个调制后信号编号和步进量一一对应的数组。步进量设置将会按照性能差值的大小被动态改变。

得到优先级和步进量后，按照优先级和步进量对各个调制后信号的初始相位进行调整，直到得到对应载波的性能指标为最优将停止调整，这里最优的判定依据是相位增加和减少都会导致该载波性能恶化，那么这个时候对应的载波性能为最优。完成所有相位的调制后将得到一组使得各个载波（输出的调制后信号）性能相对较优的相位组，并称之为第一轮调整得到相位组。在第一轮中每次仅仅查看各个载波性能是否相对较优为停止依据，由于调相之间的相互影响，所以第一轮得到的相位不一定使得各个载波性能都能满足标准要求。采用第一轮调整后得到的相位组，联合查看是否各个载波都能满足要求，满足退出，不满足则进行下一轮调整。

第二轮调整时首先设置第一轮调整所得相位并提取出各个载波的性能指标，计算与当前最佳初始相位的调制后信号的发射信号性能指标之间的差值，按照差值的大小设置第二轮调相的各载波的优先级，差值越大优先级越高。第二轮调整中统一采用更小步进调整如10°。每设置一次相位后提取对应调相载波的性能指标，计算是否有改善，如果有改善那么继续该载波调整，如果无改善则停止该载波调整而进行下一个载波的调整。如此重复进行直到调整完成所有载波的相位，并称该轮调整得到的相位组称之为第二轮相位组。

第二轮调整后得到的相位组联合查看是否各个载波都能满足要求，满足退出，不满足则进行下一轮调整。前面两轮分别采用大步进粗调的方式和小步进精调的方式获得了仅仅各个载波性能相对最优的一组相位组。接下来的调整中每次调整完成一次后将观察所有的载波性能是否有改善，只有所有载波的性能都有改善才更新对应载波的相位，否则不更新，并不断的按照差值大小更新优先级，不断的按照如1°来逐步的减小步进量，并每次设置完成相位后都计算各个载波的性能是否满足要求，满足要求后推出，如果不满足则继续轮询。当轮询到相位步进量被设置为0时，表明基于在步骤401中第一次基于随机函数发生器使用种子全0产生的初始相位无法找到一组合适的相位组使得载波性能满足要求，这个时候必须更新一组新随机数发生器种子，进行下一次重复上述方法的初始相位调整过程。除了第一次随机数发生器种子是开始给出的一个初值为如本示例中为0，其它时候种子的更新总是采用上次循环中相位步进到0时仍然没有得到合理相位时的那组相位作为新的种子。

按照上述方式进行循环的查找，但是要避免对一些情况多次随机函数发生器的种子更新后仍然找不到合适相位的情况，要防止调整进入到一个死循环，因而在一次查找中有必要规定种子更新的最大次数，本示例中设置为20次，如果超过20次，将退出这次相位调整，并告知该次查找失败。等待一段时间后重新进行初始相位调整，直到为各载波找到合适的初始相位为止。

上述调制后信号的相位调整方式中，第一轮调整方式为依次对调制后信号的初始相位进行调整的方式，而第二轮调整方式为各调制后信号的初始相位同时进行调整的方式。

步骤305：固化调制后信号的初始相位，即将当前满足性能指标的调制后信号确定为输出信号。

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满足设定的性能指标来确定调整是否结束，当最后输出的调制后信号满足设定的性能指标后，各级所确定调制后信号即作为各级的输出信号。

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，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的性能指标满足设定性能指标时，将各级调制所确定出的调制后信号作为各级输出信号。

对于CDMA系统中做相邻配置的三载波EV-DO信号的初始相位的调整，对比前述三载波1X信号相位调整的方式是相同的，不同处就是在步骤401中输入的发射信号的性能指标要求不同。衡量EV-DO信号的指标有：导频信道对应的波形质量Rho1，MAC信道对应的波形质量Rho2，DATA信道对应的波形质量Rho3，导频信道对应的MAX IT1，MAC信道对应的MAX IT2，DATA信道对应的MAX IT3。

另外，本发明同样适用于CDMA系统中做相邻配置的两载波EV-DO信号和1载波1X信号的混合配置的情况，与前述调整方式的区别是：在步骤301中要同时输入1X和EV-DO的载波的要求的性能指标，在步骤303中还需要对优先级的配置略作改变。在混合配置模式中首先要将EV-DO信号和1X信号分别区分开，分为两个纯EV-DO和纯1X信号组。将两组信号分别按照前述示例中方式设置调相的优先级，设置完成后将按照EV-DO的优先级总是高于1X优先级的原则对调制后信号进行初始相位的调整。例如本实例中如果1X信号的调制后信号的频率参数为1.23MHz，另外两个EV-DO分别为0MHz，-1.23MHz，给出其对应的编号为1，2，3按照上面描述得到对应的优先级为：1，2，3。

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。对于其它制式的无限通信系统，只需要根据不同制式的标准要求更改信号对应的性能指标参数，其他步骤将是相同的。

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、性能指标确定单元71、比较单元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；性能指标确定单元71用于确定所述调制后信号的性能指标；比较单元72用于将调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，触发调整单元70继续调整所述调制后信号的相位，满足设定性能指标时，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。所述性能指标包括载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT及波形质量Rho中的至少一个。

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，直到比较单元72确定最后一级输出的调制后信号的性能指标满足设定性能指标时，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 (6)

1.一种降低多载波相互干扰的方法，其特征在于，包括：

调整调制后信号的初始相位，包括：设置选参数装置的输入参数、调制后信号的优先级和步进量，按照所述输入参数、优先级和步进量调整调制后信号的初始相位；所述优先级的设置是根据调制后信号的频率参数大小依次设置编号，并根据所述编号来确定；所述步进量的设置是根据调制后信号的性能指标和设定性能指标的差值量来确定；

将调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，继续调整所述调制后信号的初始相位，满足设定性能指标时，将当前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，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初始相位进行调整，直到最后一级输出的调制后信号的性能指标满足设定性能指标时，将各级调制所确定出的调制后信号作为输出信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能指标包括载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT及波形质量Rho中的至少一个。

4.一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初始相位，包括：设置选参数装置的输入参数、调制后信号的优先级和步进量，按照所述输入参数、优先级和步进量调整调制后信号的初始相位；所述优先级的设置是根据调制后信号的频率参数大小依次设置编号，并根据所述编号来确定；所述步进量的设置是根据调制后信号的性能指标和设定性能指标的差值量来确定；

性能指标确定单元，用于确定所述调制后信号的性能指标；

比较单元，用于将所述调制后信号的性能指标与设定的性能指标进行比较，不能满足设定性能指标时，触发所述调整单元继续调整所述调制后信号的初始相位，满足设定性能指标时，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输出信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，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初始相位进行调整，直到所述比较单元确定最后一级输出的调制后信号的性能指标满足设定性能指标时，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4所述的装置，其特征在于，所述性能指标包括载波非激活码道最大功率与激活码道总功率的比值MAX IT及波形质量Rho中的至少一个。

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