способ и устройство устранения узкополосных радиопомех в широкополосной системе

Формула изобретения

1. Способ устранения узкополосных помех в коммуникационных системах с расширенным спектром, включающий следующие шаги:

(а) извлечение из цифровых сигналов, полученных посредством дискретизации, N точек, одна за одной в ходе каждого установленного периода суммирования для осуществления преобразования спектра, где N связано с минимальной шириной полосы узкополосной помехи, которую можно определить;

осуществление процессов обновления информации и одновременного устранения узкополосных помех, при этом процесс обновления информации состоит из следующих шагов:

(б) в ходе каждого установленного периода суммирования соответствующее вычисление суммарных значений мощности для данных по N точкам после преобразования спектра, и получение порогового значения, основываясь на N суммарных значениях мощности;

(в) сравнение N вышеуказанных суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением, и запись идентификационной информации для тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения;

а устранение узкополосных помех включает следующие шаги:

(б ) поиск соответствующих точек для N выходных данных после каждого преобразования спектра в текущем периоде времени в соответствии с идентификационной информацией точек, записанной в предыдущий период времени, регулирование значений мощности этих точек до уровня ниже шума, затем осуществление обратного преобразования спектра для известных данных после регулировки и вывод полученных данных в качестве результирующих.

2. Способ по п.1, где в вышеуказанном шаге (а) также сохраняют N цифровых сигналов, и перед выполнением вышеуказанного шага (б ) в процессе по устранению помех определяют, присутствует ли идентификационная информация точек, чьи суммарные значения мощности больше вышеуказанного порогового значения, записанного в предыдущий период времени; если да, выполняется шаг (б ), в противном случае цифровые данные N точек, сохраненные в шаге (а) и полученные посредством дискретизации выводятся в качестве результирующих данных.

3. Способ по п.1, где в вышеуказанном шаге (в) при вычислении вышеуказанного порогового значения определяют минимальное значение N вышеуказанных суммарных значений мощности, которое умножают на коэффициент больший 1 для получения вышеуказанного порогового значения.

4. Способ по п.3, где в шаге (в) минимальные значения суммарных значений мощности также усредняют в соответствии с вышеуказанным промежутком времени суммирования для получения минимального значения мощности; в вышеуказанном шаге (б') значения мощности данных, соответствующих вышеуказанным точкам, записанным в предыдущий период времени уменьшают до минимального значения мощности, записанного в предыдущий период времени.

5. Способ по п.3, где вышеуказанное пороговое значение в 2-4 раза больше минимального значения вышеуказанных суммарных значений мощности.

6. Способ по п.1, где вышеуказанный установленный период суммирования составляет 60~120 мс.

7. Способ по п.1, где вышеуказанное число N выбирают в соответствии с требованиями точности для идентификации узкополосной помехи, и оно, по меньшей мере, больше числа, полученного в результате деления частоты дискретизации данных на ширину полосы узкополосной помехи, которую требуется идентифицировать.

8. Способ по п.1, где вышеуказанное преобразование спектра является быстрым преобразованием Фурье, косинусным преобразованием или вейвлет-преобразованием.

9. Аппаратура по устранению узкополосных помех в системах с расширенным спектром сигнала, характеризующаяся наличием последовательно соединенных модуля преобразования спектра, модуля устранения помех, модуля обратного преобразования спектра, а также модуля управления устранением помех, который соединен с модулями преобразования спектра и устранения помех, где

вышеуказанный модуль преобразования спектра служит для осуществления преобразования спектра для внешнего ввода N точек цифровых сигналов и вывода результирующих данных по N точкам в вышеуказанные модуль устранения помех и модуль управления устранением помех;

вышеуказанный модуль устранения помех служит для соответственно вычисления суммарных значений мощности данных по N точкам дискретизации после преобразования спектра в ходе каждого установленного периода суммирования, вычисления порогового значения в соответствии с N вышеуказанными суммарными значениями мощности и сравнения N суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением, а также записи идентификационной информации точек, чье суммарное значение мощности больше, чем пороговое значение;

вышеуказанный модуль устранения помех служит для регулировки в соответствии с идентификационной информацией точек, чье суммарное значение мощности больше порогового значения, записанного в предыдущий период времени, значения мощности данных преобразования спектра соответствующих точек в текущий период времени до уровня ниже шума, а затем для вывода этого значения в вышеупомянутый модуль обратного преобразования спектра;

вышеуказанный модуль обратного преобразования служит для осуществления обратного преобразования входных данных и вывода результата.

10. Аппаратура по п.9, характеризующаяся тем, что она также состоит из модуля хранения данных и модуля выбора данных, которые соединены друг с другом, и вышеуказанный модуль выбора данных соединен с вышеуказанным модулем обратного преобразования и модулем управления устранением помех, где

вышеуказанный модуль хранения данных служит для хранения внешнего ввода N точек цифрового сигнала и вывода этих данных в вышеуказанный модуль выбора данных;

когда существуют точки с суммарным значением мощности большим, чем пороговое значение текущего периода времени, вышеуказанный модуль управления устранением помех передает сигнал индикации о существовании узкополосной помехи в вышеуказанный модуль выбора данных, в качестве базы для выбора выходных данных в следующий период времени, вышеуказанный модуль выбора данных служит для выбора выходных данных из модуля обратного преобразования спектра, если получен сигнал индикации о существовании узкополосной помехи, в противном случае выходные данные хранятся в вышеуказанном модуле хранения данных.

11. Аппаратура по п.9, где вышеуказанный модуль управления устранением помех состоит из

N модулей по вычислению мощности, получающих соответственно N комплексных выходных сигналов от вышеуказанного модуля преобразования спектра, вычисляющих значения мощности сигналов и выводящих их в N модулей суммирования соответственно;

N модулей суммирования, соединенных соответствующим образом с N вышеуказанными модулями вычисления энергии для суммирования вычисленного значения мощности, получаемого каждый раз в вышеуказанный период суммирования соответственно, чтобы в результате получить N суммарных значений мощности;

модуля по управлению подсчетом суммирования, соединенного с N модулями суммирования, для вывода вышеуказанных суммарных значений мощности и выполнения нулевой очистки N вышеуказанных модулей суммирования, когда текущее количество раз суммирования достигнет определенного числа суммирований, соответствующего определенному периоду суммирования;

модуля вычисления порогового значения, соединенного с вышеуказанным модулем по управлению подсчетом суммирования для вычисления порогового значения в соответствии с N вышеуказанными суммарными значениями мощности;

модуля сравнения, соединенного с модулем вычисления порогового значения и модулем по управлению подсчетом суммирования для сравнения N вышеуказанных суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением и вывода идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения;

модуля записи, соединенного с вышеуказанным модулем сравнения для хранения идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения, и нулевой очистки хранимой информации, когда в текущем временном отрезке нет ни одной точки, чье суммарное значение мощности больше порогового значения.

12. Аппаратура по п.9, в которой вышеуказанный модуль вычисления порогового значения состоит из

модуля минимального значения, соединенного с вышеуказанным модулем вывода по управлению подсчетом суммирования, для получения N вышеуказанных суммарных значений мощности и выбора одного минимального значения для вывода;

модуля умножения, соединенного с вышеуказанным модулем минимального значения для умножения минимального значения на коэффициент больше 1, и вывода результата в качестве вышеуказанного порогового значения.

13. Аппаратура по п.12, где вышеуказанный модуль устранения помех также включает модуль усреднения по времени, соединенный с вышеуказанным модулем минимального значения и вышеуказанным модулем устранения помех для деления минимального значения суммарного результата мощности на вышеуказанный период суммирования для получения минимального значения мощности; вышеуказанный модуль устранения помех регулирует значение мощности так, чтобы оно могло быть минимальным значением мощности при регулировке мощности данных преобразования спектра.

14. Аппаратура по п.12, где коэффициент, определенный вышеуказанным множителем, составляет величину 2~4.

15. Аппаратура по п.11, где суммарное значение, определенное вышеуказанным выходным модулем по управлению подсчетом суммирования, соответствует периоду суммирования от 60 до 120 мс.

Описание изобретения к патенту

Область технического применения

Данное изобретение предназначено для устранения помех в системах беспроводной связи, и, в частности, предлагает способ и аппаратуру для устранения узкополосных помех в системе с расширенным спектром сигнала.

Описание соответствующей области техники

Коммуникационные системы с расширенным спектром сигнала сегодня становятся все более и более популярными. Модуляция расширенного спектра или кода псевдошумов может уменьшить помехи от других беспроводных сигналов и от пользователей. Если помеха представляет собой узкополосный сигнал, то она может распространиться на всю полосу частоты в ходе кроссовой корреляции между принимающим сигналом и последовательностью псевдошумов, ослабляя таким образом эффект помехи. Поэтому сигнал расширенного спектра может в некоторой степени ослабить узкополосную помеху.

Типичный спектр расширенного спектра сигнала (как расширяющийся спектр последовательности псевдошумов) скрыт в шуме, см. фиг.1. Желаемым сигналом является энергия сигнала, переданная мобильной станцией, а шум является дополнительной помехой. Очевидно, что энергия сигнала расширенного спектра обычно меньше, чем энергия шума. Термин «сильная помеха» обычно подразумевает блок-сигналы или сигналы от телевизора, беспроводных станций или коммуникационных устройств поблизости, а термин «типичная помеха» обозначает сигналы от источников с малой мощностью, например любительского радио. Коэффициент расширения спектра сигнала обозначает уровень сигнала помехи, терпимый для сигнала расширенного спектра мобильной станции. Сигнал расширенного спектра может быть восстановлен при воздействии типичной помехи, но его нельзя восстановить в случае воздействия сильной помехи. Однако несмотря на то, что в случае типичной помехи сигнал можно восстановить, все равно будет наблюдаться падение производительности системы.

Перед применением коммуникационной системы коллективного доступа с кодовым разделением каналов (КДКРК) полоса частоты обычно всегда чистится - для защиты КДКРК сигнала от помех узкополосного сигнала. Однако некоторым импульсным сигналам нельзя воспрепятствовать полностью из-за их импульсной характеристики. Поэтому в узкополосной помехе наблюдается беспорядок и случайность. Для системы КДКРК узкополосная помеха может привести к увеличению скорости перегрузки и разъединений, перегрузке системы управления мощностью радиочастот, увеличению рассеивания мощности мобильной станции и уменьшению области покрытия базовой станции. В экстремальных условиях помеха большой мощности может даже блокировать целую ячейку, нарушая этим нормальную коммуникацию. Поэтому следует найти хорошее решение для способа устранения влияния сигнала узкополосных помех на сигнал КДКРК, чтобы обеспечить соответствующее качество коммуникации.

Способы обработки узкополосной помехи можно разделить на две категории:

Первая - заставить сигнал (обычно для аналоговой обработки) пройти через узкополосный режекторный фильтр или группу режекторных фильтров, что достигается главным образом за счет поверхностной акустической технологии. Оценивается частота сигнала помехи и в соответствии с результатами этой оценки в месте существования сигналов помехи размещается узкополосное устройство-ловушка (для отслеживания сигнала помехи также может быть использована цепь фазовой синхронизации). Однако аналоговая технология сама по себе имеет определенные ограничения и ей недостает гибкости.

Вторая категория состоит из способов по устранению помех в диапазоне частот, что обычно достигается посредством цифровой обработки. После переведения в цифровой вид сигнал преобразовывается в диапазон частот по способу Фурье, а после обработки данных в диапазоне частот он преобразовывается по обратному способу Фурье во временной интервал и выходной сигнал. Способы для обработки сигнала помехи в диапазоне частот можно объединить в два класса. Один из них - это применение фильтра к данным в диапазоне частот, чтобы отфильтровать эффект помехи. Он подходит для случаев, когда известны ширина полосы и положение помехи. Данный способ имеет некоторые ограничения в случаях, когда невозможно определить положение помехи в диапазоне частот, ширину помехи и количество помех, в связи с чем сложно спроектировать полностью адаптивный фильтр. Другой класс заключается в вычислении амплитуды сигнала на каждой частоте и сравнении ее с пороговым значением, установке 0 для всех сигналов, прошедших через значение порога или уменьшения их до уровня шумов. Данный способ может адаптивно обрабатывать несколько помех с различной шириной полосы и меняющейся частотой помехи.

Однако при обработке этим способом необходимо вычислять порог и делать сравнение для каждого набора данных, постоянно оценивая спектр и ограничивая энергетический спектр в определенном диапазоне. Количество требуемых вычислений сравнительно больше для данных в широкополосных системах с высокой скоростью, в связи с чем возникают сложности в реализации аппаратного обеспечения для работы в реальном времени. Более того, данный способ использует преобразования Фурье и обратные преобразования Фурье для данных, когда не обнаружено ни одного узкополосного сигнала, что приводит к бесполезному расходованию системных ресурсов. Кроме этого, способ определения порогового значения в данном способе восприимчив к влиянию узкополосных помех, порог недостаточно стабилен, и это может привести к неправильной оценке.

Обзор изобретения

Для решения технических проблем данное изобретение предлагает способ и аппаратуру по устранению узкополосных помех в коммуникационной системе с расширенным спектром сигнала для уменьшения объема вычислений и удовлетворения требованиям реального времени к аппаратуре.

Для решения вышеупомянутых технических проблем данное изобретение предлагает способ по устранению узкополосных помех в коммуникационной системе с расширенным спектром сигнала, который включает следующие шаги:

(а) в ходе каждого установленного периода суммирования извлечение по одной N точек из цифрового сигнала, полученного посредством дискретизации введенных данных для осуществления преобразования спектра;

затем обновление информации и в то же время устранение помехи, где процесс по обновлению информации включает следующие шаги:

(б) в ходе установленного периода суммирования вычисление суммарных значений мощности по данным N точек после соответствующего преобразования спектра и получение порогового значения, основываясь на N суммарных значениях мощности;

(в) сравнение N вышеуказанных суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением и запись идентификационной информации для точек с суммарным значением мощности больше порогового.

Процесс по устранению помехи включает в себя следующие шаги:

(б') поиск соответствующей точки для N выходных данных после каждого преобразования спектра в текущем периоде времени в соответствии с идентификационной информацией точек, записанной в предыдущем периоде времени; уменьшение значения мощности данных по этим точкам до уровня ниже шума, а затем выполнение обратного преобразования спектра после его регулировки и вывода в качестве результирующих данных.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: N извлеченных цифровых сигналов хранятся в вышеуказанном шаге (а), и перед выполнением вышеуказанного шага (б') в процессе по устранению помехи, где отсутствует идентификационная информация точек с суммарным значением мощности больше вышеуказанного порога, определенного в предыдущий период времени; если же шаг (б') выполнен; то N точек цифровых данных, хранимых в шаге (а) и полученных посредством дискретизации, каждый раз являются выходными результирующими данными.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующие особенности: в вышеупомянутом шаге (в), когда вычисляется пороговое значение, для получения вышеуказанного порогового значения выбирается минимальное значение N вышеуказанных суммарных значений мощности и умножается на коэффициент, больший 1.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: в шаге (в) минимальные суммарные значения мощности усредняются в соответствии с вышеуказанным суммарным временным диапазоном для получения минимального значения мощности; в вышеуказанном шаге (б') значение мощности данных, соответствующее вышеуказанным точкам, записанным в предыдущий период времени, уменьшается до минимального значения мощности, записанного в предыдущий период времени.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: вышеуказанный порог в 2-4 раза больше минимума вышеуказанных суммарных значений мощности.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: вышеуказанный установленный период суммирования составляет 60~120 мс.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: вышеуказанное число N выбирается в соответствии с требованиями точности для определения узкополосной помехи и оно, по меньшей мере, больше, чем значение, полученное в результате деления частоты дискретизации данных на ширину полосы узкополосной помехи.

Более того, вышеупомянутый способ может иметь следующую особенность: вышеуказанное преобразование спектра является быстрым преобразованием Фурье, косинусным преобразованием или вейвлет-преобразованием.

Для решения вышеупомянутых проблем данное изобретение также предлагает аппаратуру по устранению узкополосных помех в системах с расширенным спектром сигнала, которая характеризуется наличием последовательно соединенных модуля преобразования спектра, модуля устранения помех, модуля обратного преобразования спектра и модуля управления устранением помех, который соединен с модулями преобразования спектра и устранения помех, где:

Вышеуказанный модуль преобразования спектра используется для осуществления преобразования спектра для внешнего ввода N точек цифровых сигналов и вывода результирующих данных по N точкам в вышеуказанные модуль устранения помех и модуль управления устранением помех.

Вышеуказанный модуль устранения помех используется, чтобы вычислять суммарные значения мощности данных по N точкам дискретизации после преобразования спектра в ходе каждого установленного периода суммирования, вычислять пороговое значение в соответствии с N вышеуказанными суммарными значениями мощности и сравнивать N суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением, а также записывать идентификационную информацию точек, чье суммарное значение мощности больше порогового значения.

Вышеуказанный модуль устранения помех используется в соответствии с идентификационной информацией точек, чье суммарное значение мощности больше порогового значения, записанного в предыдущий период времени, для регулировки значения мощности данных преобразования спектра соответствующих точек в текущий период времени до уровня ниже шума, а затем для вывода этого значения в вышеупомянутый модуль обратного преобразования спектра.

Вышеуказанный модуль обратного преобразования используется для осуществления обратного преобразования входных данных и вывода результата.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: она включает модуль хранения данных и модуль выбора данных, которые соединены друг с другом, и вышеуказанный модуль выбора данных соединен с вышеуказанным модулем обратного преобразования и модулем управления устранением помех, где:

Вышеуказанный модуль хранения данных используется для хранения внешнего ввода N точек цифрового сигнала и вывода этих данных в вышеуказанный модуль выбора данных.

Когда существуют точки с суммарным значением мощности, большим, чем пороговое значение текущего периода времени, вышеуказанный модуль управления устранением помех передает сигнал индикации о существовании узкополосной помехи в вышеуказанный модуль выбора данных в качестве базы для выбора выходных данных в следующий период времени.

Вышеуказанный модуль выбора данных используется для выбора выходных данных из модуля обратного преобразования спектра, если получен сигнал индикации о существовании узкополосной помехи, в противном случае выходные данные хранятся в вышеуказанном модуле хранения данных.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: вышеуказанный модуль управления устранением помех включает:

N модулей по вычислению мощности, получающих, соответственно, N комплексных выходных сигналов от вышеуказанного модуля преобразования спектра, вычисляющих значения мощности сигналов и выводящих их в N модулей суммирования соответственно.

N модулей суммирования, соединенных соответствующим образом с N вышеуказанными модулями вычисления энергии для суммирования вычисленного значения мощности, получаемого каждый раз в вышеуказанный период суммирования соответственно, чтобы в результате получить N суммарных значений мощности.

Модуль по управлению подсчетом суммирования, соединенный с N модулями суммирования, для вывода вышеуказанных суммарных значений мощности и выполнения нулевой очистки N вышеуказанных модулей суммирования, когда текущее количество раз суммирования достигнет определенного числа суммирований, соответствующего определенному периоду суммирования.

Модуль вычисления порогового значения, соединенный с вышеуказанным модулем по управлению подсчетом суммирования, для вычисления порогового значения в соответствии с N вышеуказанными суммарными значениями мощности.

Модуль сравнения, соединенный с модулем вычисления порогового значения и модулем по управлению подсчетом суммирования, для сравнения N вышеуказанных суммарных значений мощности с вышеуказанным пороговым значением и вывода идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения.

Модуль записи, соединенный с вышеуказанным модулем сравнения, для хранения идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения и нулевой очистки хранимой информации, когда в текущем временном отрезке нет ни одной точки, чье суммарное значение мощности больше порогового значения.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: вышеуказанный модуль вычисления порогового значения включает:

Модуль минимального значения, соединенный с вышеуказанным модулем по управлению подсчетом суммирования, для получения N вышеуказанных суммарных значений мощности и выбора одного минимального значения для вывода.

Модуль умножения, соединенный с вышеуказанным модулем минимального значения, для умножения минимального значения на коэффициент больше 1 и вывода результата в качестве вышеуказанного порогового значения.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: вышеуказанный модуль устранения помех также включает модуль усреднения по времени, соединенный с вышеуказанным модулем минимального значения и вышеуказанным модулем устранения помех, для деления минимального значения суммарного результата мощности на вышеуказанный период суммирования для получения минимального значения мощности; вышеуказанный модуль устранения помех регулирует значение мощности так, чтобы оно быть минимальным значением мощности при регулировке мощности данных преобразования спектра.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: коэффициент, определенный вышеуказанным множителем, составляет величину 2~4.

Более того, вышеупомянутая аппаратура может иметь следующую особенность: суммарное значение, определенное вышеуказанным выходным модулем по управлению подсчетом суммирования, соответствует периоду суммирования от 60 до 120 мс.

Можно заметить, что данное изобретение использует спектр мощности, определенный за период времени, для оценки узкополосной помехи и записи положения, где она появляется. Процесс для данных реального времени ограничен данными в положении узкополосной помехи, полученными в предыдущий период времени, в связи с чем объем вычислений значительно уменьшается. Более того, вычисление порогового значения и сравнение выполняются каждый период времени, без необходимости обрабатывать каждый сегмент данных, что очень существенно уменьшает требования реального времени для аппаратуры. При сравнении с известным уровнем техники удовлетворительная производительность может быть получена за счет значительного уменьшения объема вычислений, выполняемого аппаратурой в реальном времени и правильным выбором длины периода суммирования.

Кроме того, нацеливаясь на устранение узкополосных помех в коммуникационных системах с расширенным спектром сигнала, данное изобретение преобразует сигнал в диапазон частот, оценивает спектр мощности посредством усреднения нескольких периодограмм в период времени, а затем использует полученный спектр мощности для вычисления порогового значения узкополосной помехи и устранения эффекта большого значения мощности. Полученное пороговое значение очень стабильно и может адаптивно предотвратить неправильную оценку в каждой ситуации.

Кроме того, данное изобретение может быть в дальнейшем спроектировано таким образом, чтобы иметь модуль выбора данных. Когда не обнаружено узкополосных помех, работа модуля с относительно большими объемами вычислениями, как, например, при быстром обратном преобразовании Фурье, может быть экранирована, поэтому в дальнейшем можно уменьшить занятость аппаратуры. Одним словом, данное изобретение обладает простыми вычислениями, может уменьшать узкополосные помехи и может использовать реализацию аппаратуры в варианте для реального времени для уменьшения требований к аппаратуре.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена иллюстрация мощности спектра основного расширенного спектра сигнала.

На фиг.2 приведена блок-схема структуры аппаратуры в соответствии с примером варианта данного изобретения.

На фиг.3 приведена иллюстрация модуля управления устранением помех согласно фиг.2.

Предпочтительный пример осуществления данного изобретения

Данное изобретение будет подробно описано вместе со ссылками на пример осуществления и сопутствующие чертежи. На фиг.2 приведена блок-схема структуры аппаратуры в соответствии с примером осуществления данного изобретения.

Как показано на фиг.2, аппаратура данного варианта изобретения включает конвертер радиочастот 100, цифровой квантователь 110 и устройство устранения помех 120. В вышеупомянутой аппаратуре конвертер радиочастот получает сигнал, направляет его на цифровой квантователь 110 для дискретизации и преобразует в цифровой сигнал. Затем цифровые сигналы из N точек принимаются каждый раз и вводятся в устройство по устранению помех 120 для быстрого преобразования Фурье. Значение N связано с минимальной шириной полосы узкополосной помехи, которую можно определить. В выбранном варианте данного изобретения ширина полосы сигнала расширенного спектра составляет 1.2288 МГц, скорость дискретизации данных - 2*1.2288 МГц; для определения 30 кГц узкополосной помехи следует использовать, по меньшей мере, 2×1.2288×10⁶/(30×10 ³)=81.92, а именно 128 точек для быстрого преобразования Фурье. Очевидно, что чем больше будет точек для преобразования, тем сильнее будет способность определять узкополосную помеху, однако в связи с этим аппаратуре потребуется больше вычислений, поэтому N может быть выбрано в зависимости от соответствующей системы и требований к точности определения помех. В вышеупомянутом варианте изобретения используется N=256.

Устройство по устранению помех 120 включает следующие модули:

Модуль хранения данных 130 для хранения цифрового сигнала, вводимого цифровым квантователем 110 и выводимого в модуль выбора данных 170.

Модуль быстрого преобразования Фурье 140 для осуществления быстрого преобразования Фурье цифровых сигналов из N точек, вводимых цифровым квантователем 110, и ввода полученных данных по N точкам в модуль устранения помех 150 и модуль управления устранением помех 180.

Модуль управления устранением помех 180 предназначен для вычисления суммарных значений мощности по N точкам дискретизации и сравнения их с пороговым значением, которое связано с минимальным значением суммарных значений мощности, а также для записи идентификационной информации (информации о положении или идентификационной информации) тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения, а также для вывода сигнала индикации, показывающего, где находится узкополосная помеха. Как показано на фиг.3, модуль управления устранением помех включает следующие компоненты:

N модулей вычисления мощности 181A₁~181A_N, которые получают соответственно N комплексных сигналов от модуля быстрого преобразования Фурье 140, вычисляют квадраты модулей N комплексных сигналов и выводят результаты в N модулей суммирования 182А ₁~182А_N;

N модулей суммирования 182A₁~182A_N предназначены для суммирования значений мощности, полученных после каждого вычисления N модулями вычисления мощности в период суммирования;

Модуль по управлению подсчетом суммирования 183 предназначен для определения момента, когда текущее количество раз суммирования достигает установленного значения суммирования (а именно, когда суммирование данных в период суммирования будет завершено); если да, то модуль выводит N суммированных результатов в модуль минимального значения 184 и модуль сравнения 187, подвергая в это же время модуль суммирования 182 нулевой очистке;

Модуль минимального значения 184 предназначен для нахождения минимального значения среди N суммарных результатов и вывода этого значения в модуль умножения 185 и модуль усреднения времени 189;

Модуль умножения 185 предназначен для умножения минимального значения суммарных результатов в определенное количество раз и вывода результата в качестве порогового значения в модуль сравнения 187;

Модуль сравнения 187 предназначен для сравнения N вышеуказанных результатов с вышеуказанным пороговым значением и сохранения идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности оказались больше порогового значения, в модуль записи 188;

Модуль записи 188 предназначен для хранения идентификационной информации тех точек, чьи суммарные значения мощности оказались больше порогового значения, вывода сигнала индикации, показывающего присутствие узкополосной помехи, в модуль выбора данных 170 и нулевой очистки значений в других позициях. Когда нет ни одной точки, чье суммарное значение мощности больше порогового значения за текущий период времени, для позиций всех соответствующих точек выполняется нулевая очистка;

Модуль усреднения по времени 189 предназначен для деления минимального значения суммарных результатов мощности на установленное суммарное число для получения минимального значения мощности и вывода полученного результата в модуль устранения помех 150. Это связано с тем, что модуль устранения помех 150 обрабатывает данные одной группы, поэтому модулю усреднения по времени 189 необходимо усреднить по времени минимальные значения суммарных результатов за период суммирования, получаемые от модуля минимального значения 184.

Поскольку идентификационная информация точек, чье суммарное значение мощности больше порогового значения, и соответствующее значение минимальной энергии обновляются на каждом временном отрезке суммирования, то данное изобретение может адаптивно изменяться в соответствии с изменениями в окружении. В то же время данное изобретение использует спектр мощности, оцененный за период времени, для определения узкополосной помехи. Процесс ограничен для данных реального времени данными о положении, где узкополосная помеха появлялась в предыдущий период времени, за счет чего сильно снижается объем вычислений. Более того, вычисление порогового значения, обновление минимального значения и вычисление сравнения происходят только один раз в каждый последующий период времени, что значительно уменьшает требования реального времени к аппаратному обеспечению.

Модуль устранения помех 150 используется для регулировки значения мощности данных быстрого преобразования Фурье для точек за текущий период времени до минимального значения энергии, полученного в предыдущий период времени в соответствии с идентификационной информацией, полученной от модуля записи 188 для точек, чье суммарное значение мощности больше порогового значения, и вывода их в модуль быстрого обратного преобразования Фурье 160. В случае отсутствия идентификационной информации от модуля записи 188 регулировка не проводится.

Модуль быстрого обратного преобразования Фурье 160 используется для осуществления быстрого обратного преобразования Фурье для введенных данных и передачи результатов в модуль выбора данных 170.

Модуль выбора данных 170 используется для выбора данных для вывода и прямого вывода данных из модуля хранения 130, если получено сообщение, что узкополосная помеха отсутствует; в противном случае он выводит данные, полученные от модуля быстрого обратного преобразования Фурье 160.

Если модуль записи 188 в модуле устранения помех 180 в данном варианте изобретения не получил данных о наличии какой-либо идентификационной информации, то модуль выбора данных 170 напрямую выводит данные, хранимые в модуле хранения 130, без использования модуля устранения помех 150 и модуля обратного преобразования Фурье 160, в связи с чем уменьшается нагрузка на аппаратное обеспечение.

Основываясь на вышеупомянутой аппаратуре, способ по устранению узкополосных помех в системах с расширенным спектром сигнала включает следующие шаги в данном варианте изобретения:

Шаг 1, в каждый установленный период времени посредством дискретизации получаются N точек цифрового сигнала, полученные точки принимаются одна за одной и сохраняются, после чего выполняется быстрое преобразование Фурье. Число N определяется минимальной определяемой шириной полосы помехи;

Шаг 2, вычисление каждый раз квадрата модуля данных, полученных после быстрого преобразования Фурье, т.е. вычисляется мощность данных для получения периодограмм сегмента данных. Периодограммы представляют собой оценку спектра мощности; обычный широкополосный сигнал в спектре мощности погружен в шум, тогда как мощность узкополосной помехи выше, поскольку энергия концентрируется в нескольких точках частоты.

Процесс после шага можно разделить на два параллельных подпроцесса: один состоит в том, чтобы обновлять идентификационную информацию тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения и минимального значения мощности - процесс обновления информации, являющийся основой процесса по устранению помехи в следующий период времени. Другой процесс состоит в устранении помехи для данных за текущий период времени в соответствии с идентификационной информацией точек и минимального значения энергии - процесс устранения помехи. Обработка потока обновляемой информации выглядит следующим образом:

Шаг 3, значения мощности N точек, вычисляемых в текущий момент, добавляются к их вычисленным значениям мощности за текущий период времени.

Суммирование может дать результат оценки намного ближе к действительному спектру мощности и более точно отражать характеристику данных. С одной стороны, период времени суммирования не может быть слишком коротким, т.к. это нужно для гарантии стабильности спектра мощности, полученного в период суммирования; с другой стороны, он не может быть слишком длинным, т.к. это нужно для гарантии, что характеристика узкополосной помехи в данный период времени не изменится сильно, что позволит сделать результирующую оценку мощности спектра способной своевременно отражать изменения узкополосной помехи в расширенном спектре сигнала. В общем, продолжительность времени для узкополосной помехи выражается в секундах, поэтому период суммирования может быть выбран в диапазоне 60-120 мс, что не окажет большого влияния на способность системы реагировать на изменения узкополосной помехи. В варианте данного изобретения в качестве длины периода суммирования был выбран промежуток времени в 106.7 мс. Результаты моделирования показывают, что выбранный промежуток не влияет на способность системы устранять узкополосную помеху и также позволяет получать относительно стабильную оценку спектра мощности. В других вариантах изобретения длина периода суммирования может быть выбрана равной 60 мс, 120 мс или любой другой величине, находящейся в диапазоне между этими значениями.

Шаг 4, где определяется, достигло ли число раз суммирования мощности каждой точки установленного значения количества суммирований; если да, выполняется шаг 5, в противном случае происходит возврат к шагу 1.

Количество суммирований равно времени суммирования, разделенному на произведение числа N точек для быстрого преобразования Фурье и интервала дискретизации данных. В варианте данного изобретения количество точек равно 256, скорость дискретизации данных составляет 2×1.2288 МГц, длительность времени для каждой точки дискретизации равна , а количество суммирований равно . Количество суммирований или длина периода суммирования определяются в соответствии с требованиями к производительности, предъявляемыми к системе. Например, если требуется, чтобы система была стабильной, то количество суммирований или период суммирования должны быть увеличены, если же требуется, чтобы система быстро реагировала на внешние помехи, то количество суммирований или период суммирования должны быть уменьшены.

Шаг 5, вычисляется минимальное значение суммарных результатов мощности N точек за период времени;

Вычисляется минимальное, а не среднее значение, т.к. текущий спектр мощности уже относительно стабилен, и меньших значений не появится, тогда как среднее значение будет сильно меняться из-за количества узкополосных помех и изменения силы. Более того, для получения минимального значения требуется только несколько операций сравнения, и количество вычислений относительно мало.

Шаг 6, вышеупомянутое минимальное значение умножается на определенную величину для получения порогового значения, и N суммарных результатов сравниваются с этим пороговым значением; если суммарные результаты больше порога, то выполняется шаг 7, в противном случае выполняется шаг 8;

Во избежание неправильной оценки сигнала в качестве помехи выбранная величина повлияет на итоговую производительность системы. Основываясь на результатах моделирования, эта величина в основном находится в диапазоне от 2 до 4.

Шаг 7, идентификационная информация тех точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения, и минимальное значение мощности, полученное в данном периоде времени, записываются для использования в следующем периоде времени; тем временем значения в других позициях подвергаются нулевой очистке.

Шаг 8, значения во всех позициях подвергаются нулевой очистке, не записывается никакая идентификационная информация.

Между тем, после шага 2 процесс по устранению помех включает следующие шаги:

Шаг 3', определяется, есть ли записи идентификационной информации точек, чьи суммарные значения мощности больше порогового значения в предыдущем периоде времени; если да, выполняется шаг 4', в противном случае выполняется шаг 5';

Шаг 4', для N данных после каждого быстрого преобразования Фурье в текущем периоде времени значение мощности данных, соответствующих точкам, записанным в предыдущем периоде времени, изменяется до минимального значения энергии, полученного в предыдущем периоде времени, после чего выполняется быстрое обратное преобразование Фурье для измененных данных, и выводятся получившиеся в итоге данные;

Шаг 5', в качестве результирующих данных в каждом периоде времени выбираются N ранее сохраненных цифровых сигналов, полученных посредством дискретизации.

Данное изобретение было реализовано в моделировании обратной связи cdma_20001x. В результате моделирования было подтверждено, что влияние на систему, вызванное несколькими узкополосными помехами в различные моменты времени и в различных позициях ширины полосы частоты, может быть эффективно уменьшено. Таким образом, очевидно, что уменьшена частота перегрузки КДКР и обрыва соединений, как и уменьшено рассеивание мощности мобильной станции.

Данное изобретение может иметь различные варианты реализации на основе вышеупомянутого оборудования.

Например, способ вычисления порогового значения не ограничен применением минимального значения. В другом варианте изобретения значение мощности получается за счет усреднения N суммарных значений мощности после удаления нескольких максимальных значений или нескольких максимальных и минимальных значений, или по другому способу. Соответственно, при регулировке данных мощности точек после преобразования спектра не подразумевается ограничивать регулировку изменением значения до минимального значения мощности, но оно должно быть ниже уровня шума в данном варианте изобретения.

Например, в другом варианте может отсутствовать модуль хранения данных 130 и модуль выбора данных 170, поэтому объем вычислений будет больше, но структура аппаратуры будет проще.

Например, быстрое преобразование Фурье или быстрое обратное преобразование Фурье являются только одними из видов преобразования спектра; в другом варианте изобретения могут применяться косинусное преобразование, вейвлет-преобразование или другие способы преобразования спектра.

Промышленное применение

Данное изобретение можно применить в коммуникационной системе с расширенным спектром; полученное пороговое значение очень стабильно и может адаптивно предотвращать неправильную оценку в каждой ситуации; объем вычислений, производимый аппаратным обеспечением, может быть значительно уменьшен при сохранении удовлетворительной производительности.