CN102404271A - 一种ofdm接收机的窄带干扰抑制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OFDM接收机的窄带干扰抑制装置及方法，该装置位于OFDM接收链路上，介于中频处理模块和基带处理模块之间，其特征在于，它包括依次连接的窄带干扰搜索模块、数字陷波滤波器系数产生模块和时域数字陷波滤波器模块；该方法包括首先对输入OFDM接收机数字信号进行快速傅里叶变换得到输入信号频谱特征，然后根据设定门限值来判断输入信号是否存在窄带干扰及其干扰特征，接着根据干扰特征查询预置的滤波器系数表获得滤波器系数，最后将滤波器系数配置于时域数字陷波滤波器中，这样输入OFDM接收机数字信号通过该滤波器后就输出了滤除窄带干扰后的信号，从而提高OFDM解调***抗窄带干扰的性能。

Description

一种OFDM接收机的窄带干扰抑制装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的是涉及一种OFDM接收机的窄带干扰抑制装置和方法。

背景技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)为一种调制技术，利用多载波的传送方式，将一数据串通过低传输速率的子载波来传送。OFDM技术采用一种不连续的多音调制技术，将不同频率的载波中的大量信号合并成单一信号，完成信号传送。OFDM技术发展是为了提高载波的频谱利用率，其特点是各子载波相互正交，于是扩频调制后的频谱可以相互重叠，因而减小子载波之间的相互干扰。WiMAX通信***就是基于OFDM调制技术的通信***。

使用OFDM的重要关键之一是可增加抵抗频率选择性衰落能力，同时也增加了抵制窄带干扰的能力。但是OFDM***自身能够抗窄带干扰的条件是假设OFDM信号的功率与窄带干扰相比大得多；然而实际应用中，OFDM信号的发射功率是受限的（这点在PICO或者FEMTO等小型化基站中尤为突出），这样当外界的窄带干扰信号足够强时将会恶化小区用户的正常解调性能，降低小区容量和覆盖范围，严重时还会引起小区阻塞现象。因此在有限的频谱资源中如何抑制窄带干扰是不可忽视的问题。

现有技术中的窄带干扰抑制装置主要分为时域的基于自适应滤波的窄带干扰装置和频域的基于频谱变换处理的窄带干扰抑制装置。其中时域基于自适应滤波的窄带干扰抑制装置的基本原理是：利用干扰和接收到的OFDM信号的统计特性的不同，采用自适应算法对于干扰进行预测和估计，并将估计到的干扰从总信号中消除，从而达到抑制干扰的目的。频域的基于频谱变换的窄带干扰抑制装置的基本原理是：采用FFT变换计算接收到的信号频谱特性，在频域中查找干扰出现的频点，并在频域上对该干扰频点进行相应的处理，从而降低干扰对接收信号解调的影响。

    现有的相关专利文献为专利申请号CN200710152170.1，发明名称为减缓正交分频多工接收机窄带干扰的方法，该专利申请抑制窄带干扰的方法采用频域干扰增益抑制方法，将信号进行FFT变换（快速傅里叶变换）到频域。接着按照设置的判决门限来确定窄带干扰，然后在信号频谱上对干扰频谱进行衰减实现干扰抑制功能，最后将处理后的频域信号经过FFT反变换为时域信号。现有专利存在不足之处：

    (1)、需要同时实现FFT变换和FFT反变换算法，比较复杂。实现难度较大。

      (2)、实时性差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种实现简单可靠、实时性好的优点，具有很好的市场竞争力的OFDM接收机的窄带干扰抑制装置。

本发明的另一目的是提供一种实现简单可靠、实时性好的优点，具有很好的市场竞争力的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种OFDM接收机的窄带干扰抑制装置，该装置位于OFDM接收链路上，介于中频处理模块和基带处理模块之间，本装置包括窄带干扰搜索模块、数字陷波滤波器系数产生模块和时域数字陷波滤波器模块，其中：

窄带干扰搜索模块用于对输入基带信号进行快速傅里叶变换(FFT)分析，根据信号频谱特征获取产生数字陷波滤波器系数所需的窄带干扰频率及其干扰带宽。

数字陷波滤波器系数产生模块：根据窄带干扰搜索模块获取的窄带干扰特征（干扰频率和干扰带宽）通过查表方式快速获得时域数字陷波滤波器系数。

时域数字陷波滤波器模块：该滤波器的系数由数字陷波滤波器系数产生模块配置，输入的基带信号通过该配置完成的时域数字陷波滤波器模块后即输出滤除窄带干扰的基带信号。

本发明还提供了一种利用所述装置实现对窄带干扰抑制的方法，整个实现方法包括如下几个部分：

  (1)、获取输入基带信号频谱：对输入的基带信号进行快速傅里叶变换，获取输入基带信号频谱；

  (2)、确定窄带干扰特征（干扰频率和干扰带宽）：对获取的输入基带信号频谱的模进行平滑滤波处理后，根据设置的门限来获取窄带干扰频率和干扰带宽；

  (3)、确定滤波器系数：根据窄带干扰的干扰频率和干扰带宽，通过查表选择相匹配的滤波器系数（该滤波器系数表由仿真工具给出并存储于设备存储中）；

  (4)、配置滤波器：将所获得的滤波器系数配置到时域数字陷波滤波器模块中。

在所述步骤（2）中，窄带干扰判断方法包括：对频域信号的模进行平滑滤波处理，然后根据设定的们限制值检测窄带干扰情况，大于门限值为存在窄带干扰，否则为不存在干扰。

在所述步骤（2）中，窄带干扰特征获取方法包括：在存在干扰的情况下，获取窄带干扰频率和干扰带宽；由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点的中间点获取干扰频率，由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点个数获取干扰带宽。

在所述步骤（3）中，所述查询滤波器系数包括：提供的窄带干扰频率和干扰带宽进行查表，先根据干扰带宽查询到相应的子表，然后在根据干扰频率查询该子表得到当前时域数字陷波滤波器所需的配置系数。

在所述步骤（4）中，所述时域数字陷波滤波器配置包括：

当不存在干扰时，需要设置时域数字陷波滤波器模块为Bypass模式，使得输入到时域数字陷波滤波器单元的数字信号直接送至时域数字陷波滤波器单元的输出；

当存在干扰时，更新时域数字陷波滤波器系数，并将该滤波器模式设置为工作模式，此时输出的信号为滤波后信号。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本发明采用一种基于时域数字陷波滤波器的OFDM接收机窄带干扰抑制装置和方法，具有实现简单可靠、实时性好的优点，具有很好的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明提供的窄带干扰抑制装置在OFDM接收机中的实现位置图；

图2是本发明提供的窄带干扰抑制装置的实现结构图；

图3是本发明所述方法的实现流程图。

附图标记说明：201、窄带干扰搜索单元  202、时域数字陷波滤波器产生单元  203、时域数字陷波滤波器产生单元。  

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行具体的描述。

图1为本发明提供的窄带干扰抑制装置在OFDM接收机中的实现位置图。由图可知本发明提供的窄带干扰抑制装置位于数字中频处理之后，基带解调处理之前。通过该装置对窄带干扰信号的处理可以有效增强OFDM接收机抗窄带干扰的能力。

本发明提供的装置具体实施方案如图2所示，包括窄带干扰搜索单元201、时域数字陷波滤波器产生单元202和时域数字陷波滤波器单元203。

所述窄带干扰搜索单元201首先对输入的基带数字信号进行快速傅里叶变换处理，得到频域信号的模，然后对频域信号模进行平滑滤波处理，通过设定的门限值来确定当前信号中是否存在窄带干扰，如果存在窄带干扰则获取所需抑制的干扰频率和干扰带宽等特征信息，用于时域数字陷波滤波器产生单元，同时可上报检测结果给基站处理器。

所述时域数字陷波滤波器系数产生单元202根据窄带干扰搜索单元提供的窄带干扰频率和干扰带宽等特征信息查询存储中的滤波器系数表，得到相应的滤波器系数，送至时域数字陷波滤波器单元进行系数配置。

所述时域数字陷波滤波器单元203为一组或者多组级联的数字陷波滤波器（比如Notch滤波器等），其默认状态为Bypass状态（此状态本单元对输入的基带数字信号不进行滤波，直接输出给基带解调处理）。当时域数字陷波滤波器系数产生单元202送来的所需配置的系数后，首先将系数配置到相应的系数寄存器中，然后将Bypass状态变更为启动状态，此时滤波器开始对输入的基带信号进行滤波。如果窄带干扰搜索单元201检测到干扰信号特征改变后，时域数字陷波滤波器系数产生单元202会重新送一组新的滤波器系数给本单元，此时只需要更新本单元的系数寄存器就可以对新的干扰信号进行滤波。

下表1给出了时域数字陷波滤波器系数产生单元查表所需的滤波器系数表结构。                                                

表1

为了减小表中数据量两从而缩短查表时间，进行了如下处理：假设基带信号频谱带宽为B，将干扰带宽值选为频谱带宽的N等分，即干扰带宽可选择为B/N、2B/N、…、B。当干扰带宽选择为B/N时，干扰频率可选择为-(2N-1)*B/(2N)、…、-3*B/(2N)、-1*B/(2N)、0、B/(2N)、3*B/(2N)、…、(2N-1)*B/(2N)；当干扰带宽选择为2B/N时，干扰频率可选择为-(N-1)*B/N，…，-3*B/N、-1*B/N、0、B/N、3*B/N、…、(N-1)*B/N；以此类推，当干扰带宽选择为B时，干扰频率只能选择为0。查表先根据干扰带宽查询对于干扰带宽的子表，然后在所得到的子表中根据干扰频率查询最终所需配置的系数。该系数表可以通过各种仿真软件针对上述所有带宽和干扰频率选择情况计算出每个对应的滤波器系数。

上述窄带干扰抑制装置可以集成到FPGA、ASICs、高性能DSP器件或者其他处理器中。

基于上述装置本发明还提供了一种窄带干扰抑制方法。图3给出了本发明所述方法的流程图。

步骤301：从输入数字信号中采样N个数据点（N为2的幂次，可选择为512、1024等）进行快速傅里叶变换，获取当前输入数字信号的频域信号。

步骤302：对频域信号的模进行平滑滤波处理，然后根据设定的们限制值检测窄带干扰情况，大于门限值为存在窄带干扰，否则为不存在窄带干扰。对于存在窄带干扰的情况，获取窄带干扰频率和干扰带宽，其方法为：由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点的中间点获取干扰频率，由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点个数获取干扰带宽。如有需求还可以将窄带干扰特性情况告知基站控制器。

步骤303：根据302的检测结果，判断是否存在窄带干扰。如果存在则表明需要进行滤波处理，此时跳转到305；否则表示不需要进行滤波处理，直接跳转到304。

步骤304：当不存在干扰时，需要设置时域数字陷波滤波器模块为Bypass模式，使得输入到时域数字陷波滤波器单元的数字信号直接送至时域数字陷波滤波器单元的输出，然后返回步骤301。

步骤305：记录步骤302检测的窄带干扰频率和干扰带宽情况，用作下级单元查表用。

步骤306：根据305提供的窄带干扰频率和干扰带宽进行查表（该数据表由仿真软件生成，存储于存储器内，表格格式表1所示），先根据干扰带宽查询到相应的子表，然后在根据干扰频率查询该子表得到当前时域数字陷波滤波器所需的配置系数。

步骤307：配置时域数字陷波滤波器系数，并将该滤波器模式设置为工作模式。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种OFDM接收机的窄带干扰抑制装置，该装置位于OFDM接收链路上，介于中频处理模块和基带处理模块之间，其特征在于，它包括依次连接的窄带干扰搜索模块、数字陷波滤波器系数产生模块和时域数字陷波滤波器模块；

窄带干扰搜索模块：用于对输入基带信号进行快速傅里叶变换(FFT)分析，根据信号频谱特征获取产生数字陷波滤波器系数所需的窄带干扰频率及其干扰带宽；

数字陷波滤波器系数产生模块：根据窄带干扰搜索模块获取的干扰频率和干扰带宽通过查表方式快速获得时域数字陷波滤波器系数；

时域数字陷波滤波器模块：该滤波器的系数由数字陷波滤波器系数产生模块配置，输入的基带信号通过该配置完成的时域数字陷波滤波器模块后即输出滤除窄带干扰的基带信号。

2.一种权利要求1所述的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

(1)、获取输入基带信号频谱：对输入的基带信号进行快速傅里叶变换，获取输入基带信号频谱；

(2)、确定窄带干扰特征：对获取的输入基带信号频谱的模进行平滑滤波处理后，与设定的门限值比较，判断输出信号是否存在窄带干扰，并获取其干扰频率和干扰带宽；

(3)、确定滤波器系数：根据窄带干扰的干扰频率和干扰带宽，通过查表选择相匹配的滤波器系数；

(4)、配置滤波器：将所获得的滤波器系数配置到时域数字陷波滤波器模块中。

3.根据权利要求2所述的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，窄带干扰判断方法包括：对频域信号的模进行平滑滤波处理，然后根据设定的们限制值检测窄带干扰情况，大于门限值为存在窄带干扰，否则为不存在干扰。

4.根据权利要求2所述的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，窄带干扰特征获取方法包括：在存在干扰的情况下，获取窄带干扰频率和干扰带宽；由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点的中间点获取干扰频率，由门限值与频谱信号交叉的两个点之间数据点个数获取干扰带宽。

5.根据权利要求2所述的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述查询滤波器系数包括：提供的窄带干扰频率和干扰带宽进行查表，先根据干扰带宽查询到相应的子表，然后在根据干扰频率查询该子表得到当前时域数字陷波滤波器所需的配置系数。

6.根据权利要求2所述的OFDM接收机的窄带干扰抑制方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，所述时域数字陷波滤波器配置包括：

当不存在干扰时，需要设置时域数字陷波滤波器模块为Bypass模式，使得输入到时域数字陷波滤波器单元的数字信号直接送至时域数字陷波滤波器单元的输出；

当存在干扰时，更新时域数字陷波滤波器系数，并将该滤波器模式设置为工作模式，此时输出的信号为滤波后信号。

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