[發明專利]一種單頻干擾檢測和消除的方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210102113.3
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102664843A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 才宇;趙輝;趙玉萍;李斗;李紅濱
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京三梯通網絡技術有限公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域：

本發明涉及通信領域中的單頻干擾檢測及消除技術，具體涉及了一種頻域單頻干擾檢測及時域陷波單頻干擾消除的方法，及一種頻域單頻干擾檢測及時域陷波單頻干擾消除的裝置。

背景技術：

在傳輸介質中，多種系統及設備間發射的信號混雜在一起，若某個通信系統的傳輸帶寬內混雜了其它系統或設備產生的單一頻率的信號，則該單頻信號即是對該通信系統的單頻干擾。若單頻干擾的功率較大，通信系統的同步以及信道估計等將受到較大影響。仿真及系統測試證明，通信系統的傳輸速率因單頻干擾的影響而顯著下降，需要采用合適的方法檢測及消除單頻干擾。

根據處理域的不同，單頻干擾消除方法可以分為變換域消除方法和時域消除方法兩大類。在變換域消除方法中，最常用的變換是傅里葉變換，其利用傅立葉變換將時域信號變換成頻域信號，并在頻域上檢測和消除單頻干擾信號，最后再利用反傅立葉變換將頻域信號變換為時域信號。變換域方法的主要缺點在于，需先將時域信號變換到變換域，處理之后再變換回時域，該過程中使用的變換和逆變換方法通常較復雜，實現復雜度和硬件資源開銷較大。時域單頻干擾消除方法所采用的干擾檢測方法主要有兩種：第一，可利用自適應濾波的方法對單頻干擾信號進行預測或估計；第二，在頻域估計單頻干擾信號所在的頻率。完成對單頻干擾信號的估計或檢測后，可在時域進行干擾消除。對于自適應濾波檢測方法，可根據對干擾信號的估計結果進行干擾對消，從而恢復出原始信號。對于頻域檢測方法，通常在時域利用陷波濾波器濾除干擾信號。這兩種方法中，后者的實現復雜度低于前者。如圖1所示，是現有的頻域檢測時域消除單頻干擾方法結構圖，頻域檢測時域濾波的方法的具體處理過程為：先利用FFT(Fast?Fourier?Transform，快速傅里葉變換)將時域信號變換成頻域信號；當單頻干擾信號的功率相對于有用信號的功率達到一定程度時，其在頻域上單頻頻率處的響應會出現一個峰值，通過檢測頻域信號的峰值的位置就可以得知單頻干擾信號的頻率；最后利用在該頻率處陷波的濾波器就可以濾除單頻干擾信號。

但是，通信系統中存在的單頻干擾信號的頻率不是固定的常數，因此濾波器的阻帶頻率范圍需要跟隨單頻干擾信號的頻率變化而改變，也即需要用不同系數的濾波器進行陷波。現有的利用濾波器陷波來消除單頻干擾的算法，基本都是根據單頻干擾信號的頻率自適應地計算濾波器系數，其實現復雜度過高且硬件資源消耗過多，從而難以實現。此外，現有頻域單頻干擾檢測方法采用FFT進行時頻域變換，實現復雜度也較高，大大增加了系統的硬件資源開銷。

發明內容：

本發明提出一種低復雜度的頻域單頻干擾檢測及時域陷波單頻干擾消除的方法。為了克服現有時域單頻干擾消除方法中因自適應計算濾波器系數而造成的實現復雜度過高的缺點，本發明采用了固定系數的陷波濾波器。為了達到濾除單頻干擾信號的目的，本發明根據檢測出的單頻信號的頻率，將時域信號的頻譜整體搬移，使得單頻干擾信號的頻率經過搬移后包含在濾波器阻帶頻率范圍內。頻譜搬移后的時域信號經過固定系數的濾波器消除單頻干擾信號后，再將其頻譜搬移回到原來的頻帶，得到消除單頻干擾后的信號。

此外，本發明還優化了頻域單頻干擾檢測方法中的時頻域變換方法。考慮到在一段時間內，系統中存在的單頻干擾信號功率幾乎不發生變化，所以不需要對輸入時域信號進行實時的傅里葉變換。與普通的FFT算法用一個FFT塊內的時域信號得到所有頻域信號不同的是，本發明每次用1個FFT塊內的時域信號計算1個頻域信號，通過多個FFT塊的時域信號得到完整的頻域信號。該方法僅需一個復數乘加器即可實現，實現復雜度遠低于FFT。同時，為保證用不同FFT塊的時域信號進行FFT得到的頻域功率譜的穩定性和可靠性，本發明增加了功率檢測功能。當輸入信號的功率經過檢測進入穩定狀態后才進行單頻干擾判決，從而降低了因輸入信號功率變化而導致的單頻干擾檢測錯誤概率。

本發明提出的一種頻域單頻干擾檢測和時域單頻干擾消除的方法，其步驟為：

1)將時域輸入信號x_in(n)劃分為多組，每組長度均為N，根據每N組信號得到所述輸入信號帶寬內N個頻點上頻域信號x(k)，其中，0≤k≤N-1；