專利名稱：監(jiān)測使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)的電磁環(huán)境的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境的方法，尤其是使用智能天線的無線通信系統(tǒng)中監(jiān)測無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境的方法。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)通過無線電波傳輸信息，而無線通信系統(tǒng)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，有各種各樣的噪聲和干擾存在，為了保證無線通信系統(tǒng)能夠正常工作，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中都需要監(jiān)測無線系統(tǒng)工作的電磁環(huán)境?，F(xiàn)有無線系統(tǒng)主要使用定向天線和干擾測試儀監(jiān)測周圍的電磁環(huán)境，靠定向天線來確定干擾的大致方向，這種監(jiān)測方法主要有以下問題(1)監(jiān)測難度大首先是需要使用價(jià)格昂貴而且笨重的干擾測試儀，其次測試需要經(jīng)常上到樓頂或高處，這樣監(jiān)測的難度比較大，而且不可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。
(2)應(yīng)用受限制干擾測試儀通過掃頻的方法監(jiān)測某一頻帶內(nèi)信號(hào)的功率，這種監(jiān)測方法在用于使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)時(shí)會(huì)受到限制。由于頻分復(fù)用(FDD)系統(tǒng)使用智能天線有困難，使用比較少，所以通常的使用智能天線的無線通信系統(tǒng)為時(shí)分復(fù)用(TDD)系統(tǒng)。但是對(duì)TDD系統(tǒng)，因?yàn)門DD上下行同頻，而干擾測試儀不可能區(qū)分TDD系統(tǒng)的上下行，也就無法區(qū)分掃頻得到的是系統(tǒng)自身的發(fā)射信號(hào)還是干擾信號(hào)，為了區(qū)分，必須把無線系統(tǒng)自身全部關(guān)閉再監(jiān)測，對(duì)大部分商用無線系統(tǒng)，這是不太可能的事情。
所以干擾測試儀不宜監(jiān)測通常的使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)。
使用了智能天線技術(shù)的無線通訊系統(tǒng)中，利用天線陣和基帶數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)基站的接收和發(fā)射波束進(jìn)行自適應(yīng)的賦形，可以大大降低系統(tǒng)內(nèi)的干擾，提高系統(tǒng)容量，降低發(fā)射功率電平并提高接收靈敏度。
設(shè)第i個(gè)接收機(jī)在第n時(shí)刻的輸出為ri(n)，基站通過解擴(kuò)和相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理，得到第j個(gè)碼道(用戶)的接收信號(hào)Xj(n)，表示為Xj(n)=Σn=0N-1rij(n)·wij(n)]]>其中wij(n)為第i個(gè)接收機(jī)在第j個(gè)碼道上第n時(shí)刻接收的上行波束賦形矩陣；rij(n)為第i個(gè)接收機(jī)在第j個(gè)碼道上第n時(shí)刻輸出的信號(hào)。
對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部用戶發(fā)射的信號(hào)，基站會(huì)在用戶使用的碼道上得到該用戶的上行波束賦形矩陣，該上行波束賦形矩陣表征了該用戶的方位信息；而在空閑碼道或空閑時(shí)隙，基站可以得到空閑碼道噪聲和干擾的上行波束賦形矩陣，該上行波束賦形矩陣表征了噪聲和干擾的方位信息。干擾上行波束賦形矩陣表征信號(hào)的傳播方向，干擾信號(hào)傳播也有其方向性，因此基站利用智能天線可以檢測用戶的方向，同時(shí)也可能檢測干擾信號(hào)的傳播方向，繼而達(dá)到干擾源定向的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法是要提供一種監(jiān)測使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)中電磁環(huán)境的方法。
由于無線通信系統(tǒng)不可能在所有時(shí)間都處于滿負(fù)荷運(yùn)行，總會(huì)有一些時(shí)隙有空閑的時(shí)候。即任何無線通信系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)都有一定的冗余，不可能完全滿負(fù)荷運(yùn)行，總有一些時(shí)隙會(huì)空閑，基站就可以利用這些空閑時(shí)隙計(jì)算上行功率和上行波束賦形矩陣；在潔凈的電磁環(huán)境下，空閑碼道收到的信號(hào)純粹的熱噪聲，這時(shí)接收機(jī)空閑碼道的上行功率等于接收機(jī)的靈敏度；空閑碼道的上行波束賦形矩陣表征了這時(shí)熱噪聲的特性，因?yàn)椴煌瑫r(shí)隙的噪聲是不相關(guān)的(相關(guān)系數(shù)極小)，因此從熱噪聲得到的空閑碼道的上行波束賦形矩陣在不同時(shí)隙也是不相關(guān)的。
在干擾環(huán)境下(即真實(shí)使用環(huán)境下)，空閑碼道的上行功率高于系統(tǒng)的靈敏度，而且干擾信號(hào)與通訊信號(hào)不相關(guān)，因此在所有碼道上即使經(jīng)過相關(guān)處理后仍會(huì)有干擾信號(hào)存在。因?yàn)楦蓴_信號(hào)的方向性，所以干擾信號(hào)的上行波束賦形矩陣在不同的時(shí)隙是相關(guān)的。
因此可以根據(jù)空閑碼道的上行功率和空閑碼道不同時(shí)隙的上行波束賦形矩陣之間的相關(guān)系數(shù)來監(jiān)測SCDMA的電磁環(huán)境以及干擾源定向。本發(fā)明方法包括以下步驟a.選擇基站上任一個(gè)空閑碼道(時(shí)隙)，基帶信號(hào)處理單元計(jì)算該空閑碼道的上行波束賦形矩陣SI(t)和功率I；其中，對(duì)該碼道接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理后利用智能天線算法估算各個(gè)射頻通道的復(fù)增益，可以得到矩陣SI(t)；而對(duì)該碼道接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理獲得該碼道的符號(hào)(Symbol)，計(jì)算各個(gè)符號(hào)的能量，并將這些能量求和得到功率I；b.根據(jù)以上步驟a的計(jì)算，進(jìn)一步判斷該無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境有無干擾；c.在判斷有干擾的情況下，SI(t)的方向就表征了干擾源的方向，從而對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行了定位。
優(yōu)選地，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟可以為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)功率I的平均值I‾=Σn=0N-1In/N,]]>計(jì)算功率門限Ic，將I與Ic相比較，若I＞Ic，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
優(yōu)選地，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟也可以為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)相關(guān)系數(shù)C的平均值C‾=Σn=0N-1Cn/N,]]>將C與相關(guān)系數(shù)門限CT相比較，若C＞CT，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
優(yōu)選地，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟也可以為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)相關(guān)系數(shù)C的平均值C‾=Σn=0N-1Cn/N,]]>及N次空閑碼道(時(shí)隙)功率I的平均值I‾=Σn=0N-1In/N,]]>計(jì)算功率門限Ic，若I＞Ic且C＞CT，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
優(yōu)選地，功率門限Ic為T/c，其中T為無線系統(tǒng)的靈敏度，它是無線系統(tǒng)的一個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)；c是調(diào)節(jié)因子，其值為經(jīng)驗(yàn)值。
優(yōu)選地，空閑碼道的相關(guān)系數(shù)C計(jì)算方法為C=|SI(t1)·SI(t2)||SI(t1)|·|SI(t2)|,]]>其中SI(t1)與SI(t2)為任意兩個(gè)時(shí)刻t1和t2空閑碼道(時(shí)隙)上行波束賦形矩陣，該任意兩個(gè)空閑時(shí)隙可以是連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙或間隔一定時(shí)間的兩個(gè)空閑時(shí)隙。
優(yōu)選地，相關(guān)系數(shù)門限CT為通過采集數(shù)據(jù)分析得到的經(jīng)驗(yàn)值。
本發(fā)明方法充分利用了智能天線系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)空閑碼道的上行功率和空閑碼道不同時(shí)隙的上行波束賦形矩陣之間的相關(guān)系數(shù)來監(jiān)測SCDMA的電磁環(huán)境，能夠方便、準(zhǔn)確地監(jiān)測使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)的電磁環(huán)境，并對(duì)干擾源進(jìn)行定位。


結(jié)合附圖閱讀，本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)說明更容易理解。附圖中圖1是使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)中基站的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)干擾源的判斷以及對(duì)干擾源定向方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)中基站的工作原理，和傳統(tǒng)的、沒有智能天線的基站比較，它在硬件上由一個(gè)天線陣和一組收發(fā)信機(jī)組成了其射頻部分，基帶信號(hào)處理部分用于智能天線所接收信號(hào)的計(jì)算。
SCDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)為32個(gè)碼道，實(shí)際工作最多只可能使用31個(gè)碼道，因此總會(huì)有空閑碼道；空閑碼道與其它碼道為并列碼道，功能完全相同。SCDMA干擾檢測的方法是用任一個(gè)空閑碼道，對(duì)空閑碼道收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)、計(jì)算空閑碼道的上行功率和上行波束賦形矩陣。如圖2所示，本發(fā)明可以按下步驟實(shí)施首先，選擇基站的一個(gè)空閑碼道(時(shí)隙)，基帶信號(hào)處理單元計(jì)算空閑碼道的上行波束賦形矩陣SI(t)和功率I；其中，SI(t)是Xj(n)通過相關(guān)處理，然后利用智能天線算法，估算各個(gè)射頻通道的復(fù)增益得到的一個(gè)矩陣；I由Xj(n)經(jīng)過相關(guān)處理，獲得該碼道的符號(hào)(Symbol)，計(jì)算各個(gè)符號(hào)的能量，將這些能量求和得到。
其次，計(jì)算任意兩個(gè)時(shí)刻t1和t2空閑碼道(時(shí)隙)上行波束賦形矩陣SI(t1)與SI(t2)的相關(guān)系數(shù)C=|SI(t1)·SI(t2)||SI(t1)|·|SI(t2)|.]]>下一步，計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)功率I的平均值I以及相關(guān)系數(shù)C的平均值C，I‾=Σn=0N-1In/N,C‾=Σn=0N-1Cn/N.]]>下一步，將I和C分別與功率門限和相關(guān)系數(shù)門限比較，有無干擾可以用下面的判決條件之一或結(jié)合兩個(gè)條件來判決(1)若I＞Ic，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為無線系統(tǒng)的環(huán)境沒有干擾，其中，功率門限Ic＝T/c，T為無線系統(tǒng)的靈敏度，c為調(diào)節(jié)因子，與用戶數(shù)有關(guān)，理論上在沒有用戶的時(shí)候c＝1，N個(gè)用戶時(shí)c=1/N,]]>但實(shí)際上c應(yīng)該是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。
(2)若C＞CT，則認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為無線系統(tǒng)的工作環(huán)境沒有干擾，這時(shí)空閑碼道的信號(hào)空間特征矢量SI(t1)和SI(t2)就表征了干擾的方向，利用該空間特征矢量就可以確定干擾源的方向，其中CT為相關(guān)系數(shù)門限，也需要根據(jù)具體應(yīng)用設(shè)置。不同的系統(tǒng)，CT可以有很大不同，這取決于系統(tǒng)的參數(shù)特點(diǎn)；它是根據(jù)系統(tǒng)理論推算的基礎(chǔ)上的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，應(yīng)該通過采集數(shù)據(jù)分析得到。
最后，得到檢測結(jié)果。如判定有干擾，則此時(shí)的SI(t)的方向就表征了干擾源的方向。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)的電磁環(huán)境的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a.基帶信號(hào)處理單元計(jì)算該基站一空閑碼道的上行波束賦形矩陣SI(t)和功率I；其中，對(duì)該碼道接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理后利用智能天線算法估算各個(gè)射頻通道的復(fù)增益，可以得到矩陣SI(t)；而對(duì)該碼道接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理獲得該碼道的符號(hào)(Symbol)，計(jì)算各個(gè)符號(hào)的能量，并將這些能量求和得到功率I；b.根據(jù)以上步驟a的計(jì)算，進(jìn)一步判斷該無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境有無干擾；c.在判斷有干擾的情況下，SI(t)的方向就表征了干擾源的方向，從而對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行了定位。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)功率I的平均值I‾=Σn=0N-1In/N,]]>計(jì)算功率門限Ic，將I與Ic相比較，若I＞Ic，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)相關(guān)系數(shù)C的平均值C‾=Σn=0N-1Cn/N,]]>將C與CT相比較，若C＞CT，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，判斷該電磁環(huán)境有無干擾的步驟為計(jì)算N次空閑碼道(時(shí)隙)相關(guān)系數(shù)C的平均值C‾=Σn=0N-1Cn/N,]]>及N次空閑碼道(時(shí)隙)功率I的平均值I‾=Σn=0N-1In/N,]]>計(jì)算功率門限Ic，若I＞Ic且C＞CT，認(rèn)為有干擾，否則認(rèn)為沒有干擾。
5.如權(quán)利要求2或4之一所述的方法，其特征在于，功率門限Ic為T/c，其中T為無線系統(tǒng)的靈敏度，c為調(diào)節(jié)因子，其值為經(jīng)驗(yàn)值。
6.如利用權(quán)利要求3或4之一所述的方法，其特征在于，所選空閑碼道的相關(guān)系數(shù)計(jì)算方法為C=|SI(t1)·SI(t2)||SI(t1)|·|SI(t2)|,]]>其中SI(t1)與SI(t2)為任意兩個(gè)時(shí)刻t1和t2所選空閑碼道(時(shí)隙)上行波束賦形矩陣，該任意兩個(gè)空閑時(shí)隙可以是連續(xù)兩個(gè)空閑時(shí)隙或間隔一定時(shí)間的兩個(gè)空閑時(shí)隙。
7.如利用權(quán)利要求3或4之一所述的方法，其特征在于，相關(guān)系數(shù)門限CT為通過采集數(shù)據(jù)分析得到的經(jīng)驗(yàn)值。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種使用智能天線的無線通信系統(tǒng)中監(jiān)測無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境的方法。本發(fā)明選擇基站上任一個(gè)空閑碼道(時(shí)隙)，基帶信號(hào)處理單元計(jì)算該空閑碼道的上行波束賦形矩陣和功率；然后根據(jù)空閑碼道的上行功率和空閑碼道不同時(shí)隙的上行波束賦形矩陣之間的相關(guān)系數(shù)等，進(jìn)一步判斷該無線系統(tǒng)的電磁環(huán)境有無干擾；然后，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行定位。它能夠方便、準(zhǔn)確地監(jiān)測使用智能天線的無線通訊系統(tǒng)的電磁環(huán)境并對(duì)干擾源進(jìn)行定位。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1725675SQ20041006934
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者岳彥生, 丁勇, 李一鳴 申請(qǐng)人:北京信威通信技術(shù)股份有限公司