CN111106842B - 一种消除邻近信道干扰的方法、电子设备和可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及无线通信领域，公开了一种消除邻近信道干扰的方法、电子设备和可读存储介质。本发明中提供了一种消除邻近信道干扰的方法，包括：在检测到信道发生变化的情况下，根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型，其中，估算预测模型用于确定输入的参考信号与干扰消除信号之间的对应关系；根据当前的参考信号以及调整后的估算预测模型，确定当前的参考信号对应的干扰消除信号；使用干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到当前信道的有效信号。本发明实施方式，使得无论信道是否发生变化，都可以准确地消除邻近信道干扰，提高信道的信噪比。

Description

一种消除邻近信道干扰的方法、电子设备和可读存储介质
技术领域
本发明实施例涉及无线通信领域，特别涉及一种消除邻近信道干扰的方法、电子设备和可读存储介质。
背景技术
随着无线通讯技术的迅速发展，支持无线的设备也越来越多，如WIFI、4G以及蓝牙等。由于频谱资源有限，这些设备之间经常会相互干扰。相邻频带的信号泄露到本信道的传输带宽内，对本信道信号的传输造成的干扰称之为邻近信道干扰。
图1为邻近信道干扰的示意图，其中，图1中虚线即表示邻近信道干扰，从图1中可以看出邻近信道干扰不仅在本信道带外存在，在本信道带内也存在干扰信号。而目前传统的消除邻近信道干扰的方法通常是采用带通滤波器对本信道接收的输入信号进行滤波。但是，这种方式仅能消除带外干扰信号，而对泄露到通带内的干扰信号则无能为力。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：为了消除通带内的干扰信号，目前通常会在邻近信道施加人为的参考信号，在目标信道测量泄露的干扰信号，通过计算泄露的干扰信号与参考信号的关系获取估算干扰信号的模型，而通常只会在模型训练阶段短期内在相邻信道施加参考信号，进而估算出带内干扰信号，但是，一旦信道发生改变，则估算出的干扰信号将不再准确，导致无法消除带内的干扰信号。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种消除邻近信道干扰的方法、电子设备和可读存储介质，使得无论信道是否发生变化，都可以准确地消除邻近信道干扰，提高信道的信噪比。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种消除邻近信道干扰的方法，包括：在检测到信道发生变化的情况下，根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型，其中，估算预测模型用于确定输入的参考信号与干扰消除信号之间的对应关系；根据当前的参考信号以及调整后的估算预测模型，确定当前的参考信号对应的干扰消除信号；使用干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到当前信道的有效信号。
本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的消除邻近信道干扰的方法。
本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的消除邻近信道干扰的方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于当信道发生变化的情况下，原有的估算预测模型将不再适用于变化后的信道，导致通过原有的估算预测模型确定的干扰消除信号不再准确；而本发明实施方式在检测到信道发生变化的情况下，会自动根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差重新调整估算预测模型，以使调整后的该估算预测模型适用于当前的信道，确保通过调整后的估算预测模型确定的干扰消除信号的准确性，从而可以确保准确地消除当前信道内的干扰信号，得到有效信号，提高信道的信噪比。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是邻近信道干扰的示意图；
图2是根据本发明第一实施方式提供的消除邻近信道干扰的方法的具体流程图；
图3是根据本发明第一实施方式提供的消除邻近信道干扰的方法中调整估算预测模型的具体流程图；
图4是根据本发明第二实施方式提供的消除邻近信道干扰的方法的具体流程图；
图5是根据本发明第二实施方式提供的消除邻近信道干扰的方法对应的装置的具体结构示意图；
图6是根据本发明第三实施方式提供的一种电子设备的具体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种消除邻近信道干扰的方法。该消除邻近信道干扰的方法可应用于消除邻近信道干扰的电子设备上，该消除邻近信道干扰的电子设备与信号接收机配合使用，信号接收机在接收到包含邻近信道干扰的信号后，通过该消除邻近信道干扰的电子设备，消除邻近信道干扰信号，得到当前信道的有效信号。该消除邻近信道干扰的方法的具体流程如图2所示：
步骤101：在检测到信道发生变化的情况下，根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型。
具体的说，该估算预测模型用于确定输入的参考信号与干扰消除信号之间的对应关系。其中，该参考信号可以是预先在该目标信道的邻近信道上人为设置的信号。在目标信道测量带内存在的干扰信号，并根据参考信号和测量的带内干扰信号之间的对应关系，构建出用于指示在当前信道上的参考信号与干扰消除信号之间对应关系的估算预测模型，并将构建的该估算预测模型作为初始的估算预测模型使用，其中，干扰消除信号即为该估算预测模型根据输入的参考信号输出的信号。
可以理解的是，该估算预测模型可以采用滤波器结构或者神经网络模型；例如，采用有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response，简称“FIR”)滤波器结构、无限长单位冲激响应(Infinite Impulse Response，简称“IIR”)滤波器结构或者浩斯菲尔德神经网络模型等。本实施方式中将以FIR滤波器结构为例，具体说明根据误差调整该估算预测模型的过程。
具体的说，实时监测当前信道的状态，例如，采用链路自适应技术动态跟踪信道变化，实时监测信道当前所处状态。若信道发生变化，那么初始的估算预测模型产生的干扰消除信号将不在准确，不能消除该信道上带内存在的干扰信号，因而在检测到当前信道发生变化的情况下，可以调整该估算预测模型，以使调整后的估算预测模型适用于当前信道，可以产生准确的干扰消除信号。
一个具体的实现中，在检测到当前信道发生变化的情况下，调整估算预测模型的具体子流程可以如图3所示，具体子步骤如下：
子步骤1011：判断当前信道是否处于空闲状态，若确定当前信道处于空闲状态，则执行子步骤1012，否则，结束当前调整该估算预测模型的子流程。
具体的说，可以通过能量检测的方式判断当前信道是否处于空闲状态，若信道处于空闲状态，表明当前信道没有被用户占用。而带内干扰期望信号为信道处于空闲状态的情况下，带内存在的信号。在信道处于空闲状态的情况下，该信道没有输入信号，带内仅存在的干扰信号，因此，在信道处于空闲状态的情况下，可以获取到当前信道的带内干扰期望信号，用于计算误差。若信道处于忙碌状态，信道内不仅存在带内干扰信号，还存在有效信号，无法准确地获取到带内干扰期望信号，则直接结束当前调整该估算预测模型的子流程，继续使用当前的估算预测模型确定干扰消除信号，并将该干扰消除信号用于消除该信道的带内干扰信号。
子步骤1012：计算带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差。
具体的说，使用调整前的估算预测模型确定出干扰消除信号，并将该确定的干扰消除信号与获取的带内干扰期望信号进行做差，即可得到误差。
子步骤1013：判断误差是否小于预设阈值，若确定该误差大于或等于该预设阈值，则执行子步骤1014；否则，结束当前调整该估算预测模型的子流程。
具体的说，预设阈值可以是根据实际应用由工程师预先确定，若误差小于预设阈值，则表明当前的估算预测模型确定的干扰消除信号，依然可以较为准确地消除当前信道的带内干扰信号，因此，无需对该估算预测模型进行调整，直接结束当前调整该估算预测模型的子流程。若误差大于或等于该预设阈值，则表明当前预测模型已经不在适应于当前信道，不能准确地消除当前信道的带内干扰信号，此时，需要对该估算预测模型进行调整，即执行子步骤1014。
子步骤1014：根据误差，对估算预测模型的预测系数进行调整，确定预测系数的更新值。
一个具体的实现中，根据该误差和误差的随机梯度下降原则，调整该估算预测模型的预测系数。并按照调整后的预测系数，重新生成调整预测系数后的干扰消除信号。
具体的说，由于误差大于或等于预设误差，表明当前的误差较大，因而可以按照误差的随机梯度下降原则，降低该误差；之后，可以按照最小二乘方的准则求解该预测模型的预测系数，可以理解的是，同时还可以采用其他数学计算规则，如最小均方误差等，本实施方式中不作限制，本实施方式中以最小二乘方的准则为例，详细介绍根据调整后的误差计算估算预测模型的预测系数的过程。
具体的说，按照最小二乘方准则，则误差序列可以表示为：
Figure BDA0001841642650000041
其中，e(n)表示带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差，y(n)表示带内干扰期望信号，
Figure BDA0001841642650000042
表示干扰消除信号，n表示序列长度。使用最小二乘方准则，最小化e(n)，即：
Figure BDA0001841642650000043
根据该公式(2),并以e(n)最小为原则，即最大限度地减小均方误差，可生成线性方程组，求解出该估算预测器的预测系数。
需要说明的是，
Figure BDA0001841642650000051
是由估算预测模型的输出信号，例如，本实施方式中估算预测模型为FIR滤波器结构，则
Figure BDA0001841642650000052
表示为：
Figure BDA0001841642650000053
其中，M表示该FIR滤波器结构的抽头数，M-1表示该滤波器结构的阶数，h(k)表示该滤波器结构的滤波系数，即h(k)为该估算预测模型的预测系数，x(n)表示参考信号。将该
Figure BDA0001841642650000054
带入上述公式(2)，即为公式(2)变为：
Figure BDA0001841642650000055
按照最小二乘方准则，即可得到公式(3)，
Figure BDA0001841642650000056
其中，ryx(l)表示x(n)的自相关，ryx(l)是y(n)与x(n)之间的互相关，ryx(l)以及ryx(l)的计算过程，以及按照最小二乘方准则求解的过程本实施方式将不再进行赘述。
通过公式(1)、公式(2)以及公式(3)即可计算出该估算预测模型的预测系数。
计算出调整误差后的该估算预测模型的预测系数之后，则按照调整后的预测系数，重新生成调整预测系数后的干扰消除信号。若确定重新计算的误差小于预设阈值，则确定调整后的预测系数为该预测系数的更新值并执行步骤1015，否则，继续重新调整该估算预测模型的预测系数，直至重新计算的误差小于预设阈值为止，即返回子步骤1011，检查当前信道是否空闲，若是空闲，重新执行步骤1012，以重新生成的干扰消除信号，重新计算带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差，并执行步骤1013判断重新计算误差是否小于预设阈值，再次执行步骤1014。
子步骤1015：将估算预测模型的预测系数更新为预测系数的更新值。
具体的说，若确定重新计算的误差小于预设阈值，则可以将该估算预测模型的预测系数更新为预测系数的更新值，完成估算预测模型的调整。
步骤102：根据当前的参考信号以及调整后的估算预测模型，确定当前的参考信号对应的干扰消除信号。
具体的说，将当前的参考信号输入该调整后的估算预测模型，即可确定出当前的参考信号对应的干扰消除信号。
需要说明的是，由于参考信号通常会对当前信道造成干扰，因此，可以在调整了估算预测模型之后，且当前信道处于空闲状态的情况下，在当前信道的邻近信道施加参考信号，计算出当前参考信号的干扰消除信号。
步骤103：使用干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到当前信道的有效信号。
具体的说，当前信道处于忙碌状态的情况下，将输入信号输入滤波器，由滤波器滤除邻近信道干扰信号的带外干扰信号，再使用干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到没有邻近信道干扰信号的有效信号。其中，滤波器可以选择带通滤波器。
本发明实施方式相对于现有技术而言，由于当信道发生变化的情况下，原有的估算预测模型将不再适用于变化后的信道，导致通过原有的估算预测模型确定的干扰消除信号不再准确；而本发明实施方式在检测到信道发生变化的情况下，会自动根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差重新调整估算预测模型，以使调整后的该估算预测模型适用于当前的信道，确保通过调整后的估算预测模型确定的干扰消除信号的准确性，从而可以确保准确地消除当前信道内的干扰信号，得到有效信号，提高信道的信噪比。
本发明的第二实施方式涉及一种消除邻近信道干扰的方法。第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，将带外干扰信号作为参考信号。本实施方式中该消除邻近信道干扰的方法的具体流程如图4所示。
步骤201：在检测到信道发生变化的情况下，根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型。
该步骤201与第一实施方式中的步骤101大致相同，本实施方式中将不再赘述。
步骤202：接收输入信号。
具体的说，在当前信道处于忙碌状态的情况下，接收输入信号。该输入信号包含有效信号、带内干扰信号以及带外干扰信号。
步骤203：对输入信号进行滤波，得到带外干扰信号和带内输入信号。
具体的说，滤波器可以采用带通滤波器，获取当前信道的中心频率和带宽；将该带通滤波器的频率调整为当前信道的中心频率，以及将带通滤波器的带宽调整为当前信道的带宽。使用调整后的带通滤波器，对输入信号进行滤波，即可得到带外干扰信号和带内输入信号，带内输入信号包括有效信号和带内干扰信号。由于动态地调整带通滤波器的频率和带宽，使得可以较为准确地消除带外干扰信号。
步骤204：将带外干扰信号作为参考信号。
具体的说，由于预设的参考信号也会对当前信道造成干扰，将滤掉的带外干扰信号直接作为参考信号，无需引出额外的信号，因此，不会对当前信道造成干扰，同时，由于带外干扰信号与带内干扰信号存在相关性，将带外干扰信号作为参考信号，进一步提高了产生的干扰消除信号的准确性。
步骤205：根据当前的参考信号以及调整后的估算预测模型，确定当前的参考信号对应的干扰消除信号。
该步骤205与第一实施方式中的步骤102大致相同，本实施方式中将不再赘述。
步骤206：使用干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到当前信道的有效信号。
该步骤206与第一实施方式中的步骤103大致相同，本实施方式中将不再赘述。
值得一提的是，步骤202至步骤204还可以在步骤201之前执行，即只要步骤202至步骤204在步骤205之前执行即可。
需要说明的是，图5为本实施方式中对应的装置的结构示意图，三角形表示为信号接收机。当信道处于忙碌状态的情况下，接收机接收到输入信号，并将输入信号通过一个带通滤波器，该带通滤波器将该输入信号分为带外干扰信号和带内输入信号，该带内输入信号包括当前信道的有效信号和带内干扰信号，将带外干扰信号作为参考信号，输入调整后的估算预测模型中，该估算预测模型输出干扰消除信号，带内输入信号减去干扰消除信号，即可得到输出信号e(n)。当检测到信号发生变化的情况下，带内输入信号仅为带内干扰信号，此时带内输入信号减去干扰消除信号，即为误差信号e(n)，将该误差信号反馈至调整模块中，由该调整模块确定预测系数的更新值，并将该预测系数的更新值反馈至估算预测模型，更新该估算预测模型，其中，调整模块用于根据误差调整估算预测模型的预测系数。
本实施方式提供的消除邻近信道干扰的方法，在确定当前的参考信号对应的干扰消除信号之前，对输入信号进行滤波，并将带外干扰信号作为参考信号，由于无需引入额外的参考信号，不会造成对当前信道的进一步干扰，同时，由于无需引入额外的参考信号，使得可以随时调整参考信号，进一步确保了生成的干扰消除信号的准确性。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第三实施方式涉及一种电子设备，该电子设备30与信号接收机配合使用，该电子设备30包括：至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的指令，指令被至少一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行第一实施方式或第二实施方式中的消除邻近信道干扰的方法。
其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如***设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，***接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，包括：
在检测到信道发生变化的情况下，根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型，其中，所述估算预测模型用于确定输入的参考信号与所述干扰消除信号之间的对应关系；所述带内干扰期望信号为所述信道处于空闲状态时带外泄露到带内的干扰信号；
根据当前的参考信号以及调整后的所述估算预测模型，确定所述当前的参考信号对应的干扰消除信号；
使用所述干扰消除信号消除当前信道内的干扰信号，得到所述当前信道的有效信号。
2.根据权利要求1所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，所述根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型，具体包括：
根据所述误差，对所述估算预测模型的预测系数进行调整，确定预测系数的更新值；
将所述估算预测模型的预测系数更新为所述预测系数的更新值。
3.根据权利要求2所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，在检测到信道发生变化的情况下之后，且在根据带内干扰期望信号与干扰消除信号之间的误差调整估算预测模型之前，所述消除邻近信道干扰的方法还包括：
判断当前信道是否处于空闲状态，若确定当前信道处于空闲状态，则计算所述带内干扰期望信号与所述干扰消除信号之间的误差，所述带内干扰期望信号为信道处于空闲状态的情况下，带内存在的信号。
4.根据权利要求3所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，计算所述带内干扰期望信号与所述干扰消除信号之间的误差之后，且在对所述估算预测模型的预测系数进行调整之前，所述消除邻近信道干扰的方法还包括：
判断所述误差是否小于预设阈值，并确定出所述误差大于或等于所述预设阈值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，根据当前的参考信号以及调整后的所述估算预测模型，确定所述当前的参考信号对应的干扰消除信号之前，所述消除邻近信道干扰的方法还包括：
接收输入信号；
对所述输入信号进行滤波，得到带外干扰信号和带内输入信号；
将所述带外干扰信号作为所述参考信号。
6.根据权利要求4所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，所述根据所述误差，对所述估算预测模型的预测系数进行调整，确定预测系数的更新值，具体包括：
根据所述误差和误差的随机梯度下降原则，调整所述估算预测模型的预测系数；
按照调整后的预测系数，重新生成调整所述预测系数后的干扰消除信号；
若确定重新计算的误差小于所述预设阈值，则确定调整后的预测系数为所述预测系数的更新值。
7.根据权利要求1至4和6中任一项所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，所述估算预测模型采用滤波器结构或者神经网络模型。
8.根据权利要求5所述的消除邻近信道干扰的方法，其特征在于，对所述输入信号进行滤波，得到带外干扰信号和带内输入信号，具体包括：
获取当前信道的中心频率和带宽；
将滤波器的频率调整为所述当前信道的中心频率，以及将所述滤波器的带宽调整为所述当前信道的带宽；
使用调整后的滤波器，对所述输入信号进行滤波，得到带外干扰信号和所述带内输入信号。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8任一所述的消除邻近信道干扰的方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的消除邻近信道干扰的方法。
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