异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统及其抑制方法
【专利摘要】本发明公开一种异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统及其抑制方法，在异构网络融合系统中的终端间通信接收机和LTE移动台的接收机上均设置有扰抑制模块，所述抑制模块位于调制解调器之前，包括有干扰估计器、频移滤波器、表示系统信干比大小的系统干扰状态标志A、和受系统干扰状态标志A控制的状态开关S。本发明利用两种信号循环平稳特性的不同，将干扰进行有效滤除，以从被干扰的接收信号中恢复出有用信号，从而解决了网络中D2D信号与LTE下行链路信号的互干扰问题，并且显著了提高蜂窝通信系统频谱效率，降低了终端发射功率，在一定程度上缓解了无线通信系统频谱资源匮乏的问题。
【专利说明】异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统及其抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信领域，具体设及一种利用异构网络融合系统中不同信号间循 环平稳性差异来实现抑制信号间互干扰的抑制系统及其抑制方法。
【背景技术】
[0002] 无线通信技术的迅猛发展，出现了层出不穷的无线接入技术（RATs，Radio Access Technologies),构成了多无线接入的异构网络环境。充分利用不同网络间的互补特性，实 现异构无线网络技术的有机融合，是技术发展的必然趋势，也是实现最优网络资源使用和 最佳用户体验的根本途径。
[0003] 目前异构网络的主要研究热点集中在蜂窝网与无线局域网（WLAN，Wireless Local Area Network)的异构融合。该种异构网络虽可W为用户提供较高的数据传输速率， 但WLAN往往安置在热点地区，在没有配置WLAN的地区则不能时刻为用户提供足够的数据 速率，从而导致最佳的用户体验无法得到保证。而终端间值2D，Device-t〇-Device)通信技 术是一种在系统的控制下，允许终端之间通过复用小区资源直接进行通信的新型技术。将 其应用于LTE蜂窝通信系统，可构建出新型异构融合网络。该种网络可W在某些蜂窝网络 覆盖较差的地方，利用附近的手机终端进行协作中继保持与基站的通信，可W为用户提供 一定的数据率，保证用户的最佳体验，并能显著提高蜂窝通信系统频谱效率，降低终端发射 功率，在一定程度上缓解了无线通信系统频谱资源匿乏的问题。
[0004] 该种异构融合网络在两个内部网络共享无线资源的同时，也会因复用小区频谱资 源带来系统中两种通信相互干扰的问题，尤其是当终端间通信复用蜂窝网下行链路资源 时，蜂窝网下行链路的信号会受到D2D通信的干扰，同样，D2D通信的信号也会受到蜂窝网 下行链路通信的影响。但是D2D通信信号和LTE下行链路信号都是数字调制信号，具有很强 的循环平稳特性，而且两种信号的类型、载波和波特率各不相同，信号循环频率也不相同， 所W两种信号的频谱在各自的循环频率上也呈现出分离状态。
【发明内容】
[000引发明目的；本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，利用D2D通信信号和 LTE下行链路信号的频谱在各自的循环频率上呈分离状态的特点，设计相应的干扰抑制模 块，将原本在频域上相互重叠的两种信号相互分离，W解决蜂窝网下行链路和终端间通信 间的信号互干扰问题，达到抑制干扰，提取有用信号的目的。
[0006] 技术方案；本发明的一种异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统，在异构网络 融合系统中的终端间通信接收机和LTE移动台的接收机上均设置有扰抑制模块，所述抑制 模块位于调制解调器之前，包括有干扰估计器、频移滤波器、表示系统信干比大小的系统干 扰状态标志A、和受系统干扰状态标志A控制的状态开关S。
[0007] 进一步的，所述干扰估计器由两个分别被接收信号x(t)和其共辆信号x*(t)激 励且阶数为L的并排系统构成，该两个信号分别根据干扰信号的循环平稳性频移a k或0 k 后，各自通过冲激响应为、片)和\的的有限冲激响应（FIR)滤波器；
[000引其中k = -L，…，L，FIR滤波器的最优权值利用干扰信号训练序列和其信道估计参 数的卷积值作为参考信号，通过自适应算法进行调整而得到，最后将两个输出信号相加得 到干扰信号估计值y (t)，其相应的数学表达式为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统，其特征在于：在异构网络融合系统 中的终端间通信接收机和LTE移动台的接收机上均设置有扰抑制模块，所述抑制模块位于 调制解调器之前，包括有干扰估计器、频移滤波器、表示系统信干比大小的系统干扰状态标 志A、和受系统干扰状态标志A控制的状态开关S。
2. 根据权利要求1所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统，其特征在于：所 述干扰估计器由两个分别被接收信号x(t)和其共轭信号x*(t)激励且阶数为L的并排系 统构成，这两个信号分别根据干扰信号的循环平稳性频移ak或k后，各自通过冲激响应 为、(〇和& (〇的有限冲激响应滤波器即FIR滤波器； 其中k= -L，…，L，FIR滤波器的最优权值利用干扰信号训练序列和其信道估计参数的 卷积值作为参考信号，通过自适应算法进行调整而得到，最后将两个输出信号相加得到干 扰信号估计值y(t)，其相应的数学表达式为：
3. 根据权利要求1所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统，其特征在于：所 述频移滤波器由两个分别被信号s(t)和其共轭信号s*(t)激励且阶数为N的并排系统构 成，这两个信号分别根据有用信号的循环平稳性频移a%或0、后，各自通过冲激响应为 、⑴和\;(〇的有限冲激响应（FIR)滤波器； 其中，j= -N，…，N，FIR滤波器最优权值利用有用信号的训练序列作为参考信号，通过 自适应算法进行调整而得到，最后将两个输出信号相加得到滤波后的信号z(t)，其相应的 数学表达式为：
4. 根据权利要求1至3任意一项所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统的抑 制方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 确定抑制系统的干扰状态； (2) 选择干扰抑制模块结构和相应频移参数； (3) 训练频移滤波器和干扰估计器的最优权值； (4) 抑制干扰，提取有用信号。
5. 根据权利要求4所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统的抑制方法，其特 征在于：所述步骤（1)中的具体步骤为：在终端间通信接收机或LTE移动台的接收机上测 量接收信号的信干比SIR，其中相对应的终端间通信链路信号或LTE下行链路信号为有用 信号，另一链路信号为干扰信号；如果接收信号的信干比SIR大于或等于阈值，则将系统干 扰状态标志A设为0 ;如果接收信号的信干比SIR小于阈值，则将系统干扰状态标志A设为 1〇
6. 根据权利要求4所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统的抑制方法，其特 征在于：所述步骤（2)的具体过程根据系统干扰状态标志A的不同取值，区分为以下两种方 式： 若系统干扰状态标志A为0,则将状态开关S断开，即断开干扰估计器，其不再起作用， 接收信号直接通过频移滤波器滤波，以得到有用信号；其中频移滤波器的频移参数包括循 环频率参数和共轭循环频率参数两种，其具体选择方式如下： 假设频移滤波器阶数为N，如果有用信号是LTE下行链路信号，则其为OFDM信号，频移 参数中的循环频率参数aj/TQFDM，共轭循环频率参数|3 0,其中j= -N,…，仏其 中！^?为LTE下行链路信号的OFDM符号宽度；如果有用信号是终端间通信信号，其调制方 式为MPSK，当调制阶数M= 2时，频移参数中的循环频率参数a'』=jf^，共轭循环频率参 数13 'j= ±2fe+jfQ，其中j= -N,…，N，而当M>2时，频移参数中的循环频率参数a'」= jfQ，共轭循环频率参数0 '」=〇,其中j= -N，…，N，其中f。为终端间通信信号的载波频 率，f〇为终端间通信信号的波特率； 若系统干扰状态标志A为1，状态开关S闭合，即开启干扰估计器，接收信号经过干扰估 计器估计出干扰值，然后在接收信号中减去干扰估计值，以提高接收信号信干比，然后再经 过频移滤波器滤波得到有用信号；其中干扰估计器的频移参数和频移滤波器的频移参数都 只包括循环频率参数和共轭循环频率参数两种，其具体选择方式如下： 假设干扰估计器阶数为L，频移滤波器阶数为N，干扰信号是LTE下行链路信号，则其 为OFDM信号，干扰估计器的循环频率参数ak=k/T_M，共轭循环频率参数0 k= 0,其中k =-L，…，L，!^?为LTE下行链路信号的OFDM符号宽度，而有用信号是终端间通信信号，其 调制方式为MPSK，当调制阶数M= 2时，频移滤波器的循环频率参数a'」=，共轭循环 频率参数0 ±2f，其中j= -N，…，N，而当M>2时，频移滤波器的循环频率参数 a'」=jf〇,共轭循环频率参数0 '」=〇,其中j= -N，…，N，f。为有用信号的载波频率，f。 为有用信号的波特率； 假设干扰估计器阶数为L，频移滤波器阶数为N，有用信号是LTE下行链路信号，则其为0FDM信号，频移滤波器的循环频率参数a、=j/T_M，共轭循环频率参数0、=0,其中 j=-N，…，N，T_MS LTE下行链路信号的0FDM符号宽度，而干扰信号是终端间通信信号， 其调制方式为MPSK，当调制阶数M=2时，干扰估计器的循环频率参数ak=kf^，共轭循环 频率参数0k=±2f e+kfQ，其中k=-L,…，L，而当M>2时，干扰估计器的循环频率参数ak =kL，共轭循环频率参数k= 0,其中k=-L，…，L，f。为干扰信号的载波频率，f^为干 扰信号的波特率。
7. 根据权利要求4所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统的抑制方法，其特 征在于：所述步骤（3)的具体步骤为： 如果干扰估计器不起作用，将有用信号的训练序列做为频移滤波器的参考信号，按照 频移滤波器的自适应算法，对其FIR滤波器权值&⑴和& (〇进行训练，得到频移滤波器 的最优权值，以实现最优滤波： 如果干扰估计器起作用，除了同样按上述方法得到频移滤波器的最优权值外，其还需 要利用干扰信号的训练序列和信道估计器提供的干扰信号信道估计参数进行卷积，以生成 干扰估计器的参考信号，并利用这一参考信号，按照干扰估计器的自适应算法，对其FIR滤 波器权值\ 和\ (〇进行训练，得到干扰估计器的最优权值，以实现干扰的最优估计。
8. 根据权利要求4所述的异构网络融合系统信号间互干扰抑制系统的抑制方法，其特 征在于：所述步骤（4)的具体步骤为： 接收信号通过上述步骤设定好结构和相应频移参数，训练好最优权值的干扰抑制模 块，即可有效抑制干扰，输出有用信号。
【文档编号】H04L27/26GK104486280SQ201410713246
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】宋铁成, 吴名, 胡静, 孙大飞, 夏玮玮, 沈连丰 申请人:东南大学