專利名稱：基于時(shí)隙檢測的gsm直放站自激干擾消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，具體涉及一種在檢測GSM/EDGE時(shí)隙格式中有效信息的前提下進(jìn)行歸一化LMS算法的自激干擾消除設(shè)計(jì)方
法。
背景技術(shù)：
無線直放站作為增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的技術(shù)運(yùn)用已日趨規(guī)模，但是其系統(tǒng)建設(shè)的難度一直制約著它的發(fā)展。如果施主天線和重發(fā)天線隔離設(shè)置得不好，極易造成自激，惡化網(wǎng)
絡(luò)覆蓋。傳統(tǒng)方式的無線直放站克服自激現(xiàn)象主要有兩種方法，一是增大施主和重發(fā)天線的隔離度，二是減低直放站的增益。當(dāng)要求直放站覆蓋范圍較大時(shí)，就只能通過增大天線間的隔離度來避免自激，一般要求這兩副天線的隔離度比整機(jī)增益大15dB以上。要達(dá)到這樣的增益余量GM(隔離-增益)可通過提高收發(fā)天線架高距離和采用角反射天線、背射天線等方式，然而這對(duì)應(yīng)用場合和施工建設(shè)有所限制，而且大幅增加工程施工成本。GSM系統(tǒng)采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)，除了具有時(shí)分復(fù)用這一技術(shù)特征外，另一關(guān)鍵的技術(shù)特征是突發(fā)脈沖序列傳輸。移動(dòng)臺(tái)信號(hào)功率的發(fā)射是不連續(xù)的，僅在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射脈沖序列。在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，已調(diào)制的載頻數(shù)據(jù)流的振幅從開始的0值上升到其標(biāo)稱值，在標(biāo)稱值穩(wěn)定一段時(shí)間，此時(shí)信號(hào)的相位得到調(diào)制而送出一組比特，然后振幅再降到0。作為GSM增強(qiáng)數(shù)據(jù)率演進(jìn)系統(tǒng)(EDGE)雖然引入了多電平調(diào)制方式(8PSK)，但是所有的控制信道仍采用GSM的GMSK調(diào)制方式，且具有突發(fā)脈沖序列傳輸?shù)奶匦浴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種適應(yīng)GSM系統(tǒng)傳輸特性的自激干擾消除方法，以解決GSM無線直放站對(duì)隔離度要求的問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題，包括以下步驟步驟一、混有干擾信號(hào)的數(shù)字基帶信號(hào)d(n)與經(jīng)自適應(yīng)濾波器輸出的預(yù)測信號(hào)相減得到e(n)，即咖) =，判斷e(n)的時(shí)隙特征，存儲(chǔ)時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)，供后級(jí)算法使用；其中，數(shù)字基帶信號(hào)d(n)為信號(hào)x(n)與噪聲N(n)之和，即d(n)= χ (η) +N (η)；
_^ / N步驟二、采用歸一化的LMS 算法，叱+1( ) = w^ + ue^n)^) YjIev(U)^，式中
/ M=O
Wi(Ii)為計(jì)算出的迭代系數(shù)，wi+1(n)為迭代更新后的權(quán)系數(shù)，U為收斂因子，ev(η)為e (η)時(shí)隙檢測后的有效數(shù)據(jù)，·為ev(n)的一段矢量值，N為存儲(chǔ)的有效數(shù)據(jù)長度；步驟三、將迭代更新后的權(quán)系數(shù)wi+1 (η)作為自適應(yīng)濾波器的系數(shù)輸入，經(jīng)復(fù)系數(shù)濾波后產(chǎn)生噪聲Ν(η)的迭代估計(jì)值，進(jìn)行自激干擾消除。優(yōu)選的，上述步驟一的時(shí)隙檢測運(yùn)用如下方法
步驟S10、求取e(n)信號(hào)模的平方，即功率值Pe(n)；步驟S11、根據(jù)輸入滿功率信號(hào)的大小設(shè)定功率閾值門限Pthre，實(shí)時(shí)比較Pe(n)與 Pthre的大小，當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到長度大于等于nl且小于等于n3的滿足P‘) < Pthre 要求的e(n)值，而且之后連續(xù)檢測到長度大于等于n2的滿足Ρεω 要求的e(n)值時(shí)， 進(jìn)入步驟S12 ；當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為π3的滿足Pe(n) < Pthre要求的e (η) 值時(shí)，進(jìn)入步驟S13 ；當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙時(shí)長內(nèi)不滿足上述兩種情況時(shí)，進(jìn)入步驟S14 ；若連續(xù)8 個(gè)時(shí)隙中每個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為n3的滿足P‘) < Pthre要求的e (η)值時(shí)，進(jìn)入步驟S15 ；步驟S12、在滿足條件時(shí)刻起間隔η4時(shí)刻時(shí)開始取數(shù)，取長度為π5的e (η)值，即為時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)ev(η)的一段序列，進(jìn)入步驟S16 ；

步驟S13、可判斷得知此時(shí)隙為空時(shí)隙，等待下一幀時(shí)刻的到來，不更新系數(shù) Wi(Ii)，當(dāng)計(jì)數(shù)到一個(gè)時(shí)隙長度減去π3值時(shí)，進(jìn)入步驟SlO ；步驟S14、無法判斷此時(shí)隙為空時(shí)隙或正常時(shí)隙，由于系統(tǒng)反饋干擾疊加已無法判斷時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)，為了盡快使算法收斂，取這一時(shí)隙結(jié)束后的長度為η5的e(n)值，進(jìn)入步驟S16 ；步驟S15、可判斷得知此基本幀為空幀，即無數(shù)據(jù)傳輸，為了將直放站的底噪干擾自激消除，取這一基本幀結(jié)束后的長度為n5的e(n)值，進(jìn)入步驟S16 ；步驟S16、進(jìn)行歸一化LMS算法，計(jì)算迭代系數(shù)Wi (η)，進(jìn)入步驟SlO循環(huán)檢測。優(yōu)選的，上述步驟中的nl、n2、η3、η4和η5的取值由GSM系統(tǒng)時(shí)隙結(jié)構(gòu)中有效數(shù)據(jù)在時(shí)隙結(jié)構(gòu)中的位置所決定。優(yōu)選的，上述步驟二迭代公式中的·為GSM/EDGE時(shí)隙格式中的一段有效數(shù)據(jù)， 其矢量長度為自適應(yīng)濾波器的階數(shù)。優(yōu)選的，上述方法適用于其它時(shí)分通信制式的干擾自激消除系統(tǒng)。本發(fā)明基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法的優(yōu)點(diǎn)在于適應(yīng)GSM系統(tǒng)技術(shù)特性，檢測GSM時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)濾波的系數(shù)更新，系統(tǒng)解調(diào)時(shí)能滿足 GMSK調(diào)制準(zhǔn)確度和8PSK調(diào)制的矢量幅度誤差范圍。結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，大幅度地降低了 GSM無線直放站工程安裝對(duì)隔離度的要求。測試表明，本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法可以使GSM無線直放站天線隔離度獲得30dB的增益，且滿足相位誤差和矢量幅度誤差指標(biāo)范圍。


圖1為干擾自激消除原理框圖；圖2為本發(fā)明一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法中使用的時(shí)隙檢測流程圖。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法的特征在于進(jìn)入歸一化 LMS算法中的輸入信號(hào)為GSM/EDGE時(shí)隙結(jié)構(gòu)中的有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸一化的LMS算法。
請參閱圖1，是干擾自激消除原理框圖。來自數(shù)字下變頻的數(shù)字基帶信號(hào)d(n)，為信號(hào)與噪聲之和，即d(n) =x(n)+N(n)0自適應(yīng)濾波器的輸入是輸出信號(hào)的采樣，可表達(dá)為與N(n)相關(guān)的另一個(gè)噪聲N' (η)。當(dāng)χ(η)與Ν(η)不相關(guān)時(shí)，自適應(yīng)濾波器將通過歸一化LMS迭代計(jì)算出的系數(shù)Wi (η)更新濾波器系數(shù)輸入，以力圖使濾波器的輸出為Ν(η) 的最佳估計(jì)》_( )。這樣e(n)將逼近信號(hào)χ (η)，且其均方值E [e2 (η)]為最小。噪聲Ν(η)
就得到了一定程度的抵消。歸一化LMS迭代計(jì)算輸入為e (η)經(jīng)時(shí)隙特征檢測后的有效數(shù)據(jù)，即 ev(n)。

請參閱圖2，是本發(fā)明一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法中使用的幀檢測流程圖，即從e (η)檢測出ev(n)的過程。該發(fā)明可進(jìn)一步具體為步驟1 求取e (η)信號(hào)模的平方，即功率值Pe(n)。步驟2 根據(jù)輸入滿功率信號(hào)的大小設(shè)定功率閾值門限Pthre，實(shí)時(shí)比較Pe(n)與Pthre 的大小。當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到長度大于等于nl且小于等于n3的滿足Pe(n) < Pttoe要求的e (η)值，而且之后連續(xù)檢測到長度大于等于π2的滿足Ρεω ^ Pthre要求的e (η)值時(shí)， 進(jìn)入步驟3;當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為n3的滿足Pe(n) <Pthre要求的e(n)值時(shí)，進(jìn)入步驟4 ；當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙時(shí)長內(nèi)不滿足上述兩種情況時(shí)，進(jìn)入步驟5 ；若連續(xù)8個(gè)時(shí)隙中每個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為n3的滿足P‘) < Pthre要求的e (η)值時(shí)，進(jìn)入步驟6 ；步驟3 滿足條件時(shí)刻起間隔η4時(shí)刻時(shí)開始取數(shù)，取長度為π5的e(n)值，即為時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù) (11)的一段序列。進(jìn)入步驟7。步驟4:可判斷此時(shí)隙為空時(shí)隙。等待下一幀時(shí)刻的到來，不更新系數(shù)Wi (η)。計(jì)數(shù)到一個(gè)時(shí)隙長度減去n3值時(shí)，進(jìn)入步驟1。步驟5 無法判斷此時(shí)隙為空時(shí)隙或正常時(shí)隙，由于系統(tǒng)反饋干擾疊加已無法判斷時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)。為了盡快使算法收斂，取這一時(shí)隙結(jié)束后的長度為η5的e(n)值，進(jìn)入步驟7。步驟6 可判斷此基本幀為空幀，即無數(shù)據(jù)傳輸。為了將直放站的底噪干擾自激消除，取這一基本幀結(jié)束后的長度為n5的e(n)值，進(jìn)入步驟7。步驟7 進(jìn)行歸一化LMS算法，計(jì)算迭代系數(shù)Wi (η)。進(jìn)入步驟1循環(huán)檢測。所述步驟中的nl、n2、n3、n4和η5的取值由GSM系統(tǒng)時(shí)隙結(jié)構(gòu)中有效數(shù)據(jù)在時(shí)隙結(jié)構(gòu)中的位置所決定。在一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法進(jìn)行歸一化LMS計(jì)算時(shí)，即
_, / N2
( ) = ^( ) + uev(n)ev(η) ^\\ev( )||，式中 wi+1(n)更新后的系數(shù)，Wi (η)
/ η=0為未更新時(shí)的系數(shù)值，u為迭代收斂因子。ev(n)為上述步驟3檢測到的時(shí)隙格式
N
中的有效數(shù)據(jù)，^為自適應(yīng)濾波器階數(shù)長的一gev(n)矢量。為存取的有效數(shù)
ev \η) =0
據(jù)e(n)模平方的總和。以上所述，僅是用以說明本發(fā)明的具體實(shí)施案例而已，并非用以限定本發(fā)明的可實(shí)施范圍，舉凡本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在未脫離本發(fā)明所指示的精神與原理下所完成的一切等效改變或修飾，仍應(yīng)由本發(fā)明權(quán)利要求的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，其特征在于包括以下步驟步驟一、混有干擾信號(hào)的數(shù)字基帶信號(hào)d(n)與經(jīng)自適應(yīng)濾波器輸出的預(yù)測信號(hào)相減得到e (η)，即e(n) = d{n) - N{n)，判斷e (η)的時(shí)隙特征，存儲(chǔ)時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)， 供后級(jí)算法使用；其中，數(shù)字基帶信號(hào)d(n)為信號(hào)x(n)與噪聲N(n)之和，即d(n)= χ (η) +N (η)； 步驟二、采用歸一化的LMS算法
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，其特征在于所述步驟一的時(shí)隙檢測運(yùn)用如下方法步驟S10、求取e(n)信號(hào)模的平方，即功率值Pe(n)；步驟S11、根據(jù)輸入滿功率信號(hào)的大小設(shè)定功率閾值門限Pthre，實(shí)時(shí)比較Pe(n)與Pthre的大小，當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到長度大于等于nl且小于等于n3的滿足P‘) < Pthre要求 We(Ii)值，而且之后連續(xù)檢測到長度大于等于π2的滿足Ρεω > Pthre要求的e (η)值時(shí)，進(jìn)入步驟S12;當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為n3的滿足Pe(n) <Pthre要求的e(n)值時(shí)，進(jìn)入步驟S13 ；當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙時(shí)長內(nèi)不滿足上述兩種情況時(shí)，進(jìn)入步驟S14 ；若連續(xù)8個(gè)時(shí)隙中每個(gè)時(shí)隙內(nèi)連續(xù)檢測到超過長度為n3的滿足P‘) < Pthre要求的e (η)值時(shí)，進(jìn)入步驟 S15 ；步驟S12、在滿足條件時(shí)刻起間隔η4時(shí)刻時(shí)開始取數(shù)，取長度為π5的e(n)值，即為時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)ev(n)的一段序列，進(jìn)入步驟S16 ；步驟S13、可判斷得知此時(shí)隙為空時(shí)隙，等待下一幀時(shí)刻的到來，不更新系數(shù)Wi (η)，當(dāng)計(jì)數(shù)到一個(gè)時(shí)隙長度減去n3值時(shí)，進(jìn)入步驟SlO ；步驟S14、無法判斷此時(shí)隙為空時(shí)隙或正常時(shí)隙，由于系統(tǒng)反饋干擾疊加已無法判斷時(shí)隙中的有效數(shù)據(jù)，為了盡快使算法收斂，取這一時(shí)隙結(jié)束后的長度為η5的e(n)值，進(jìn)入步驟 S16 ；步驟S15、可判斷得知此基本幀為空幀，即無數(shù)據(jù)傳輸，為了將直放站的底噪干擾自激消除，取這一基本幀結(jié)束后的長度為n5的e(n)值，進(jìn)入步驟S16 ；步驟S16、進(jìn)行歸一化LMS算法，計(jì)算迭代系數(shù)Wi (η)，進(jìn)入步驟SlO循環(huán)檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，其特征在于 所述步驟中的nl、n2、n3、n4和η5的取值由GSM系統(tǒng)時(shí)隙結(jié)構(gòu)中有效數(shù)據(jù)在時(shí)隙結(jié)構(gòu)中的位置所決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，其特征在于 所述步驟二迭代公式中的·為GSM/EDGE時(shí)隙格式中的一段有效數(shù)據(jù)，其矢量長度為自適應(yīng)濾波器的階數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，其特征在于所述方法 適用于其它時(shí)分通信制式的干擾自激消除系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于時(shí)隙檢測的GSM直放站自激干擾消除方法，包括以下步驟步驟一、對(duì)進(jìn)入自激消除算法的GSM信號(hào)進(jìn)行時(shí)隙檢測，判斷有效時(shí)隙數(shù)據(jù)，用于干擾自激消除算法；步驟二、進(jìn)行歸一化最小均方算法，迭代計(jì)算權(quán)系數(shù)；步驟三、利用迭代的權(quán)系數(shù)更新自適應(yīng)濾波器中的系數(shù)，進(jìn)行自激干擾消除。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于適應(yīng)GSM/EDGE信號(hào)的技術(shù)特性，提取時(shí)隙格式中的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾自激消除算法處理，可以使直放站天線隔離度獲得30dB的增益。同時(shí)解析信號(hào)時(shí)能達(dá)到系統(tǒng)對(duì)GSM相位誤差和EDGE矢量幅度誤差的要求。
文檔編號(hào)H04B15/00GK102223737SQ201110155140
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者劉永飄, 王衛(wèi)明, 祁中洋, 蔡清 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司