专利名称：一种扩频通信系统中窄带干扰抑制方法、装置和接收机的制作方法
技术领域：
本发明属于宽带扩频通信系统领域，特别是涉及一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制方法、装置和接收机。
背景技术：
宽带扩频通信系统是现阶段应用最为广泛的数字通信系统之一，具有抗多径能力强、发射功率低、低截获率等多种优势。窄带干扰(如单音干扰、窄带数字干扰等)是目前宽带扩频通信系统中存在的一种主要干扰，如图1所示为宽带扩频通信系统与窄带系统频谱交叠示意图，由图1中可知，宽带信号和窄带信号的频谱存在交叠，因此系统相互之间会产生频谱干扰。宽带扩频系统自身存在一定的抗窄带干扰能力，且随着扩频增益的增大而增大， 但利用增大扩频增益来抵抗窄带干扰将减少系统容量，同时增加系统复杂度。随着干扰功率的增强，这两种代价将达到不可容忍的程度。现有的改进型码辅助技术虽然能有效地解决上诉问题，但是在低扩频增益时性能损失较大。因此，有必要研究一种能有效解决低扩频增益时性能损失的窄带干扰抑制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制方法、装置和接收机，通过将接收信号分路延时接收，有效地补偿了接收信号的强度，解决了改进型码辅助技术在低扩频增益时性能损失较大的问题。为解决以上技术问题，本发明提供了一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制方法，包括，步骤1，对接收信号进行分组缓存处理，每条支路经过一定的延时，分别得到延时后的接收信号向量；步骤2，计算其中一条支路的自相关P矩阵；步骤3，采用已得到自相关P矩阵对每条支路的接收信号向量做线性变换，得到每条支路窄带干扰抑制后的接收信号向量；步骤4，对窄带干扰抑制后的接收信号向量做功率归一化处理，得到功率调整后的接收信号向量；步骤5，将功率调整后的接收向量信号恢复为正常接收码片信号；步骤6，对每条支路已恢复为正常接收码片的信号进行延时补偿，信号相加，恢复成一路信号输出。进一步地，所述步骤2中，采用以下方式计算自相关P矩阵当窄带干扰的先验信息已知时，取p[k] = R-1Lk]或P[k] = (RjDO + β Γ1，其中， R[k]表示M维接收向量的自相关矩阵表示M维干扰向量的自相关矩阵；I表示M维单位矩阵；β >0，典型取值为0或σ2，ο2表示白噪声功率；(O—1表示矩阵的逆；
当窄带干扰的先验信息未知时，P[k]为Rlk]的一个估计值，采用算法对Rlk] 进行估计。进一步地，所述步骤2进一步包括步骤21，向量更新，对接收信号向量进行更新处理，丢掉原始的接收信号向量，存储新的接收信号向量用于下次迭代；步骤22，自相关矩阵更新，通过误差和收敛因子对自相关P矩阵进行更新处理，丢掉原始的自相关矩阵值，存储新的自相关矩阵值；步骤23，采用自适应的方法调整收敛因子，加快迭代收敛速度；步骤对，对一次迭代后的自相关矩阵进行延时处理。为解决以上技术问题，本发明还提供了一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制装置，包括第一延时模块、组帧模块、计算矩阵P模块、功率归一化模块、采样恢复模块、第二延时模块，所述第一延时模块，对频谱交叠信号进行分路延时接收处理，每条支路延时后分别输出一个延时信号，送入所述组帧模块；所述组帧模块，对每条支路的延时信号分别进行缓存处理，组成延时接收信号向量，把其中一条支路的信号向量送入所述计算矩阵P模块；所述计算矩阵P模块，通过迭代得到输入信号向量的自相关矩阵，送入到乘法器与每条支路的接收向量进行相乘处理，得到干扰抑制后的信号；所述功率归一化模块，对干扰抑制后的信号进行功率归一化处理，送入采样恢复模块；所述采样恢复模块，将经过干扰抑制处理后的接收信号向量恢复为正常的接收信号；所述第二延时模块，用于对齐每条支路采样恢复后的正常接收信号，进行相加处理，恢复成一路干扰抑制后的信号。进一步地，所述计算P矩阵模块包括更新向量单元、更新矩阵单元、遗忘因子单元、延时单元，所述更新向量单元，在迭代过程中，存储新的接收信号向量；所述更新矩阵单元，在迭代过程中对估计得到的自相关矩阵P进行更新处理；所述遗忘因子单元，用于存储迭代算法所需的遗忘因子参数；所述延时单元，对矩阵更新单元输出自相关矩阵P进行延时处理。为解决以上技术问题，本发明还提供了一种接收机，包括干扰抑制装置、解调装置，所述干扰抑制装置，对基带接收信号进行线性变化，得到干扰抑制后的基带接收
信号；所述解调装置，对干扰抑制后的基带接收信号进行解扩和逆映射处理，得到比特级数据。进一步地，所述接收机进一步包括匹配滤波装置，用于对基带接收信号进行匹配滤波器处理，得到滤波器处理后的接收信号，送入所述干扰抑制装置。进一步地，所述接收机进一步包括扰码发生器，用于产生解扰所需的伪码，干扰抑制后的基带接收信号进行解扰处理后得到码片级数据。进一步地，所述接收机进一步包括扩频码发生器，用于产生解扩所需的码片，码片级数据经过解扩处理得到符号级数据，送入解调装置。进一步地，所述接收机进一步包括信宿装置，用于将接收解调装置的比特数据与发射的比特级数据进行比较，计算误码率。与改进型码辅助技术的现有技术相比，本发明的宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制方法、装置和接收机，通过将接收信号分路延时接收，有效地补偿了接收信号的强度，解决了改进型码辅助技术在低扩频增益时性能损失较大的问题。同时，解决了码辅助技术在接收信号统计特性未知情况下采用盲检测技术精度有限造成干扰抑制效果较差问题，能有效地抑制多种窄带干扰，同时具有复杂度低、鲁棒性强；降低了在频率选择性衰落信道情况下码辅助技术基于每个期望用户生成检测向量的复杂度；并采用长码的扩频方案，使本发明能够应用于第三代移动通信中的TD-SCDMA，WCDMA系统等。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为现有宽带扩频通信系统与窄带系统频谱交叠示意图；图2为本发明实施例的宽带扩频通信系统基带接收机结构图；图3为本发明实施例的干扰抑制装置的结构图；图4为本发明实施例的计算矩阵P模块的结构图；图5为本发明实施例的干扰抑制方法流程图；图6为本发明实施例在GSM&WCDMA交叠系统示意图；图7为本发明实施例在GSM&WCDMA交叠系统的性能对比图。
具体实施例方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图2所示，为本发明实施例的宽带扩频通信系统基带接收机结构图。该接收机包括扩频码发生器1、扰码发生器2、匹配滤波装置3、干扰抑制装置4、解调装置5、信宿装置6。其中所述匹配滤波装置3，对基带接收信号做匹配滤波器处理，消除带外干扰和噪声， 得到滤波器处理后的接收信号r (η)r(n) = s (η) +j (η) +η (η)(式 1)其中，r(n)为接收信号；s(n)为期望的宽带扩频用户信号；j(n)为窄带干扰，例如单音干扰，调频干扰，数字窄带干扰等；n(n)为高斯白噪声。所述干扰抑制装置4，对经过匹配滤波器处理后的基带接收信号进行线性变化，得到干扰抑制后的基带接收信号；所述扰码发生器1，用于产生解扰所需的伪码，干扰抑制后的基带接收信号进行解扰处理后得到码片级数据；所述扩频码发生器2，用于产生解扩所需的码片，码片级数据经过解扩处理得到符号级数据，送入解调装置5;所述解调装置5，对基带码片级的数据进行解扩和逆映射处理，得到比特级数据；所述信宿装置6，将接收解调装置5的比特数据与发射的比特级数据进行比较，计
算误码率。图3为根据本发明实施例提出一种窄带干扰抑制装置4的详细结构图，该装置用于宽带扩频通信系统中，包括第一延时模块11、组帧模块12、计算矩阵P模块13、功率归一化模块14、采样恢复模块15、第二延时模块16 ；所述第一延时模块11，对频谱交叠信号进行分路延时接收处理，将接收信号r(n) 分成Φ路信号，每条支路延时后分别输出一个延时信号，使每路信号有一定的延时，送入所述的组帧模块，其中，第Φ路信号可以表示为如下形式r ( Φ) = r (η) e δ (η- Φ)(式 2)其中，e表示为卷积算子，δ (n-φ)为延时分量，Φ取值为0 < Φ < M_1 ；所述组帧模块12，对每条支路的延时信号分别进行缓存处理，组成延时接收信号向量，把其中一条支路的信号向量送入所述的计算矩阵P模块。具体如下将每路接收信号分别按照每M个码片一组组合为成M维的接收向量序列，第k个接收向量可以表示为如下形式r [k] = [r (kM)r (kM-1) Lr (kM-M+2)r (kM-M+1) ]T (式 3)其中，k彡1，(0工表示向量或矩阵转置，r[k]的组成如下所示r[k] = s[k]+j[k]+n[k](式 4)其中，r[k]表示M维的接收向量；s[k]表示M维的宽带扩频信号向量；j [k]表示 M维的窄带干扰向量；n[k]表示M维的高斯白噪声向量。所述计算矩阵P模块13，通过迭代得到输入信号向量的自相关矩阵，送入到乘法器与每条支路的接收向量进行相乘处理，得到干扰抑制后的信号。如图4所示，为本发明实施例的计算矩阵P模块的结构图，该计算矩阵P模块1313 包括更新向量单元17、更新矩阵单元18、遗忘因子单元19、延时单元20。所述更新向量单元17，对接收信号向量进行更新处理，丢掉原始的接收信号向量， 存储新的接收信号向量r[k]用于下次迭代；所述更新矩阵单元18，在迭代过程中对估计得到的自相关矩阵P进行更新处理。 具体如下自相关矩阵更新，随着迭代进行，需要通过误差和收敛因子对矩阵进行更新处理， 丢掉原始的自相关矩阵值，存储新的自相关矩阵值。下面以基于递归最小二乘的自适应抑制方案为例说明自相关矩阵更新方式步骤41，初始化自相关P矩阵，即设定PW]，设置收敛因子λ值对于PW]，设定 p
= ΙΜ，其中Im为M阶单位阵。其中λ取值为0< λ < 1步骤42，更新中间向量k [k]
权利要求
1.一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制方法，其特征在于，包括，步骤1，对接收信号进行分组缓存处理，每条支路经过一定的延时，分别得到延时后的接收信号向量；步骤2，计算其中一条支路的自相关P矩阵；步骤3，采用已得到自相关P矩阵对每条支路的接收信号向量做线性变换，得到每条支路窄带干扰抑制后的接收信号向量；步骤4，对窄带干扰抑制后的接收信号向量做功率归一化处理，得到功率调整后的接收信号向量；步骤5，将功率调整后的接收向量信号恢复为正常接收码片信号； 步骤6，对每条支路已恢复为正常接收码片的信号进行延时补偿，信号相加，恢复成一路信号输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，采用以下方式计算自相关P 矩阵当窄带干扰的先验信息已知时，取P[k] =R-1DO或P[k] = (RjDO + β Γ1，其中，R[k] 表示M维接收向量的自相关矩阵洱[k]表示M维干扰向量的自相关矩阵；I表示M维单位矩阵；β >0，典型取值为0或σ2，ο2表示白噪声功率；(O—1表示矩阵的逆；当窄带干扰的先验信息未知时，P[k]为R-1DO的一个估计值，采用算法对ΠΙΟ进行估计。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括步骤21，向量更新，对接收信号向量进行更新处理，丢掉原始的接收信号向量，存储新的接收信号向量用于下次迭代；步骤22，自相关矩阵更新，通过误差和收敛因子对自相关P矩阵进行更新处理，丢掉原始的自相关矩阵值，存储新的自相关矩阵值；步骤23，采用自适应的方法调整收敛因子，加快迭代收敛速度； 步骤M，对一次迭代后的自相关矩阵进行延时处理。
4.一种宽带扩频通信系统中窄带干扰抑制装置，其特征在于，包括第一延时模块、组帧模块、计算矩阵P模块、功率归一化模块、采样恢复模块、第二延时模块，所述第一延时模块，对频谱交叠信号进行分路延时接收处理，每条支路延时后分别输出一个延时信号，送入所述组帧模块；所述组帧模块，对每条支路的延时信号分别进行缓存处理，组成延时接收信号向量，把其中一条支路的信号向量送入所述计算矩阵P模块；所述计算矩阵P模块，通过迭代得到输入信号向量的自相关矩阵，送入到乘法器与每条支路的接收向量进行相乘处理，得到干扰抑制后的信号；所述功率归一化模块，对干扰抑制后的信号进行功率归一化处理，送入采样恢复模块；所述采样恢复模块，将经过干扰抑制处理后的接收信号向量恢复为正常的接收信号； 所述第二延时模块，用于对齐每条支路采样恢复后的正常接收信号，进行相加处理，恢复成一路干扰抑制后的信号。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算P矩阵模块包括更新向量单元、更新矩阵单元、遗忘因子单元、延时单元，所述更新向量单元，在迭代过程中，存储新的接收信号向量； 所述更新矩阵单元，在迭代过程中对估计得到的自相关矩阵P进行更新处理； 所述遗忘因子单元，用于存储迭代算法所需的遗忘因子参数； 所述延时单元，对矩阵更新单元输出自相关矩阵P进行延时处理。
6.一种接收机，其特征在于，包括如权利要求4所述的干扰抑制装置、解调装置， 所述干扰抑制装置，对基带接收信号进行线性变化，得到干扰抑制后的基带接收信号；所述解调装置，对干扰抑制后的基带接收信号进行解扩和逆映射处理，得到比特级数据。
7.如权利要求6所述的接收机，其特征在于，进一步包括匹配滤波装置，用于对基带接收信号进行匹配滤波器处理，得到滤波器处理后的接收信号，送入所述干扰抑制装置。
8.如权利要求6所述的接收机，其特征在于，进一步包括扰码发生器，用于产生解扰所需的伪码，干扰抑制后的基带接收信号进行解扰处理后得到码片级数据。
9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，进一步包括扩频码发生器，用于产生解扩所需的码片，码片级数据经过解扩处理得到符号级数据，送入解调装置。
10.如权利要求6所述的接收机，其特征在于，进一步包括信宿装置，用于将接收解调装置的比特数据与发射的比特级数据进行比较，计算误码率。
全文摘要
一种窄带干扰抑制方法，包括对接收信号进行分组缓存处理，每条支路经过一定延时，分别得到延时后接收信号向量；计算其中一条支路的自相关P矩阵；采用已得到自相关P矩阵对每条支路接收信号向量做线性变换，得到每条支路窄带干扰抑制后接收信号向量；对窄带干扰抑制后接收信号向量做功率归一化处理，得到功率调整后接收信号向量；将功率调整后接收向量信号恢复为正常接收码片信号；对每条支路已恢复为正常接收码片的信号进行延时补偿，信号相加，恢复成一路信号输出。本发明还提供一种窄带干扰抑制装置和接收机。本发明通过将接收信号分路延时接收，有效补偿接收信号的强度，解决改进型码辅助技术在低扩频增益时性能损失较大的问题。
文档编号H04B1/71GK102412865SQ201110248289
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘凤威, 杨泽亮, 游爱民, 赵宏志 申请人:中兴通讯股份有限公司