专利名称：基于时隙检测的gsm直放站自激干扰消除方法
技术领域：
本发明涉及一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，具体涉及一种在检测GSM/EDGE时隙格式中有效信息的前提下进行归一化LMS算法的自激干扰消除设计方
法。
背景技术：
无线直放站作为增强无线网络覆盖的技术运用已日趋规模，但是其系统建设的难度一直制约着它的发展。如果施主天线和重发天线隔离设置得不好，极易造成自激，恶化网
络覆盖。传统方式的无线直放站克服自激现象主要有两种方法，一是增大施主和重发天线的隔离度，二是减低直放站的增益。当要求直放站覆盖范围较大时，就只能通过增大天线间的隔离度来避免自激，一般要求这两副天线的隔离度比整机增益大15dB以上。要达到这样的增益余量GM(隔离-增益)可通过提高收发天线架高距离和采用角反射天线、背射天线等方式，然而这对应用场合和施工建设有所限制，而且大幅增加工程施工成本。GSM系统采用时分多址(TDMA)技术，除了具有时分复用这一技术特征外，另一关键的技术特征是突发脉冲序列传输。移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列。在这个时间间隔内，已调制的载频数据流的振幅从开始的0值上升到其标称值，在标称值稳定一段时间，此时信号的相位得到调制而送出一组比特，然后振幅再降到0。作为GSM增强数据率演进系统(EDGE)虽然引入了多电平调制方式(8PSK)，但是所有的控制信道仍采用GSM的GMSK调制方式，且具有突发脉冲序列传输的特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种适应GSM系统传输特性的自激干扰消除方法，以解决GSM无线直放站对隔离度要求的问题。本发明通过以下技术方案解决上述问题，包括以下步骤步骤一、混有干扰信号的数字基带信号d(n)与经自适应滤波器输出的预测信号相减得到e(n)，即咖) =，判断e(n)的时隙特征，存储时隙中的有效数据，供后级算法使用；其中，数字基带信号d(n)为信号x(n)与噪声N(n)之和，即d(n)= χ (η) +N (η)；
_^ / N步骤二、采用归一化的LMS 算法，叱+1( ) = w^ + ue^n)^) YjIev(U)^，式中
/ M=O
Wi(Ii)为计算出的迭代系数，wi+1(n)为迭代更新后的权系数，U为收敛因子，ev(η)为e (η)时隙检测后的有效数据，·为ev(n)的一段矢量值，N为存储的有效数据长度；步骤三、将迭代更新后的权系数wi+1 (η)作为自适应滤波器的系数输入，经复系数滤波后产生噪声Ν(η)的迭代估计值，进行自激干扰消除。优选的，上述步骤一的时隙检测运用如下方法
步骤S10、求取e(n)信号模的平方，即功率值Pe(n)；步骤S11、根据输入满功率信号的大小设定功率阈值门限Pthre，实时比较Pe(n)与 Pthre的大小，当在一个时隙内连续检测到长度大于等于nl且小于等于n3的满足P‘) < Pthre 要求的e(n)值，而且之后连续检测到长度大于等于n2的满足Ρεω 要求的e(n)值时， 进入步骤S12 ；当在一个时隙内连续检测到超过长度为π3的满足Pe(n) < Pthre要求的e (η) 值时，进入步骤S13 ；当在一个时隙时长内不满足上述两种情况时，进入步骤S14 ；若连续8 个时隙中每个时隙内连续检测到超过长度为n3的满足P‘) < Pthre要求的e (η)值时，进入步骤S15 ；步骤S12、在满足条件时刻起间隔η4时刻时开始取数，取长度为π5的e (η)值，即为时隙中的有效数据ev(η)的一段序列，进入步骤S16 ；
步骤S13、可判断得知此时隙为空时隙，等待下一帧时刻的到来，不更新系数 Wi(Ii)，当计数到一个时隙长度减去π3值时，进入步骤SlO ；步骤S14、无法判断此时隙为空时隙或正常时隙，由于系统反馈干扰叠加已无法判断时隙中的有效数据，为了尽快使算法收敛，取这一时隙结束后的长度为η5的e(n)值，进入步骤S16 ；步骤S15、可判断得知此基本帧为空帧，即无数据传输，为了将直放站的底噪干扰自激消除，取这一基本帧结束后的长度为n5的e(n)值，进入步骤S16 ；步骤S16、进行归一化LMS算法，计算迭代系数Wi (η)，进入步骤SlO循环检测。优选的，上述步骤中的nl、n2、η3、η4和η5的取值由GSM系统时隙结构中有效数据在时隙结构中的位置所决定。优选的，上述步骤二迭代公式中的·为GSM/EDGE时隙格式中的一段有效数据， 其矢量长度为自适应滤波器的阶数。优选的，上述方法适用于其它时分通信制式的干扰自激消除系统。本发明基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法的优点在于适应GSM系统技术特性，检测GSM时隙中的有效数据进行自适应滤波的系数更新，系统解调时能满足 GMSK调制准确度和8PSK调制的矢量幅度误差范围。结合数字信号处理技术，大幅度地降低了 GSM无线直放站工程安装对隔离度的要求。测试表明，本发明的设计方法可以使GSM无线直放站天线隔离度获得30dB的增益，且满足相位误差和矢量幅度误差指标范围。
图1为干扰自激消除原理框图；图2为本发明一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法中使用的时隙检测流程图。
具体实施例方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及
具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。本发明基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法的特征在于进入归一化 LMS算法中的输入信号为GSM/EDGE时隙结构中的有效数据，进行归一化的LMS算法。
请参阅图1，是干扰自激消除原理框图。来自数字下变频的数字基带信号d(n)，为信号与噪声之和，即d(n) =x(n)+N(n)0自适应滤波器的输入是输出信号的采样，可表达为与N(n)相关的另一个噪声N' (η)。当χ(η)与Ν(η)不相关时，自适应滤波器将通过归一化LMS迭代计算出的系数Wi (η)更新滤波器系数输入，以力图使滤波器的输出为Ν(η) 的最佳估计》_( )。这样e(n)将逼近信号χ (η)，且其均方值E [e2 (η)]为最小。噪声Ν(η)
就得到了一定程度的抵消。归一化LMS迭代计算输入为e (η)经时隙特征检测后的有效数据，即 ev(n)。
请参阅图2，是本发明一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法中使用的帧检测流程图，即从e (η)检测出ev(n)的过程。该发明可进一步具体为步骤1 求取e (η)信号模的平方，即功率值Pe(n)。步骤2 根据输入满功率信号的大小设定功率阈值门限Pthre，实时比较Pe(n)与Pthre 的大小。当在一个时隙内连续检测到长度大于等于nl且小于等于n3的满足Pe(n) < Pttoe要求的e (η)值，而且之后连续检测到长度大于等于π2的满足Ρεω ^ Pthre要求的e (η)值时， 进入步骤3;当在一个时隙内连续检测到超过长度为n3的满足Pe(n) <Pthre要求的e(n)值时，进入步骤4 ；当在一个时隙时长内不满足上述两种情况时，进入步骤5 ；若连续8个时隙中每个时隙内连续检测到超过长度为n3的满足P‘) < Pthre要求的e (η)值时，进入步骤6 ；步骤3 满足条件时刻起间隔η4时刻时开始取数，取长度为π5的e(n)值，即为时隙中的有效数据 (11)的一段序列。进入步骤7。步骤4:可判断此时隙为空时隙。等待下一帧时刻的到来，不更新系数Wi (η)。计数到一个时隙长度减去n3值时，进入步骤1。步骤5 无法判断此时隙为空时隙或正常时隙，由于系统反馈干扰叠加已无法判断时隙中的有效数据。为了尽快使算法收敛，取这一时隙结束后的长度为η5的e(n)值，进入步骤7。步骤6 可判断此基本帧为空帧，即无数据传输。为了将直放站的底噪干扰自激消除，取这一基本帧结束后的长度为n5的e(n)值，进入步骤7。步骤7 进行归一化LMS算法，计算迭代系数Wi (η)。进入步骤1循环检测。所述步骤中的nl、n2、n3、n4和η5的取值由GSM系统时隙结构中有效数据在时隙结构中的位置所决定。在一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法进行归一化LMS计算时，即
_, / N2
( ) = ^( ) + uev(n)ev(η) ^\\ev( )||，式中 wi+1(n)更新后的系数，Wi (η)
/ η=0为未更新时的系数值，u为迭代收敛因子。ev(n)为上述步骤3检测到的时隙格式
N
中的有效数据，^为自适应滤波器阶数长的一gev(n)矢量。为存取的有效数
ev \η) =0
据e(n)模平方的总和。以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练技术人员在未脱离本发明所指示的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。
权利要求
1.一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、混有干扰信号的数字基带信号d(n)与经自适应滤波器输出的预测信号相减得到e (η)，即e(n) = d{n) - N{n)，判断e (η)的时隙特征，存储时隙中的有效数据， 供后级算法使用；其中，数字基带信号d(n)为信号x(n)与噪声N(n)之和，即d(n)= χ (η) +N (η)； 步骤二、采用归一化的LMS算法
2.根据权利要求1所述的基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，其特征在于所述步骤一的时隙检测运用如下方法步骤S10、求取e(n)信号模的平方，即功率值Pe(n)；步骤S11、根据输入满功率信号的大小设定功率阈值门限Pthre，实时比较Pe(n)与Pthre的大小，当在一个时隙内连续检测到长度大于等于nl且小于等于n3的满足P‘) < Pthre要求 We(Ii)值，而且之后连续检测到长度大于等于π2的满足Ρεω > Pthre要求的e (η)值时，进入步骤S12;当在一个时隙内连续检测到超过长度为n3的满足Pe(n) <Pthre要求的e(n)值时，进入步骤S13 ；当在一个时隙时长内不满足上述两种情况时，进入步骤S14 ；若连续8个时隙中每个时隙内连续检测到超过长度为n3的满足P‘) < Pthre要求的e (η)值时，进入步骤 S15 ；步骤S12、在满足条件时刻起间隔η4时刻时开始取数，取长度为π5的e(n)值，即为时隙中的有效数据ev(n)的一段序列，进入步骤S16 ；步骤S13、可判断得知此时隙为空时隙，等待下一帧时刻的到来，不更新系数Wi (η)，当计数到一个时隙长度减去n3值时，进入步骤SlO ；步骤S14、无法判断此时隙为空时隙或正常时隙，由于系统反馈干扰叠加已无法判断时隙中的有效数据，为了尽快使算法收敛，取这一时隙结束后的长度为η5的e(n)值，进入步骤 S16 ；步骤S15、可判断得知此基本帧为空帧，即无数据传输，为了将直放站的底噪干扰自激消除，取这一基本帧结束后的长度为n5的e(n)值，进入步骤S16 ；步骤S16、进行归一化LMS算法，计算迭代系数Wi (η)，进入步骤SlO循环检测。
3.根据权利要求2所述的基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，其特征在于 所述步骤中的nl、n2、n3、n4和η5的取值由GSM系统时隙结构中有效数据在时隙结构中的位置所决定。
4.根据权利要求1所述的基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，其特征在于 所述步骤二迭代公式中的·为GSM/EDGE时隙格式中的一段有效数据，其矢量长度为自适应滤波器的阶数。
5.根据权利要求1-4之一所述的基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，其特征在于所述方法 适用于其它时分通信制式的干扰自激消除系统。
全文摘要
本发明公开了一种基于时隙检测的GSM直放站自激干扰消除方法，包括以下步骤步骤一、对进入自激消除算法的GSM信号进行时隙检测，判断有效时隙数据，用于干扰自激消除算法；步骤二、进行归一化最小均方算法，迭代计算权系数；步骤三、利用迭代的权系数更新自适应滤波器中的系数，进行自激干扰消除。本发明的优点在于适应GSM/EDGE信号的技术特性，提取时隙格式中的有效数据进行干扰自激消除算法处理，可以使直放站天线隔离度获得30dB的增益。同时解析信号时能达到系统对GSM相位误差和EDGE矢量幅度误差的要求。
文档编号H04B15/00GK102223737SQ201110155140
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者刘永飘, 王卫明, 祁中洋, 蔡清 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司