專利名稱：減少無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的干擾的方法和執(zhí)行該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳輸。具體地，本發(fā)明涉及減少干擾。更具體 地，本發(fā)明涉及具有低角度差別的天線布置的點到點無線傳輸系統(tǒng) 中的前后干擾。
背景技術(shù)：
眾所周知，無線通信通常需要一個發(fā)射機設(shè)備和一個接收機設(shè) 備。發(fā)射機和接收機設(shè)備一般使用天線。在實際情況中，會發(fā)生發(fā) 射機天線和接收機天線互相安裝得非?？拷那闆r。在很多場合中， 發(fā)射機天線和接收機天線兩者都安裝在相同的站點，例如在同一個 高塔或建筑物上。
同樣在很多場合中，會發(fā)生發(fā)射機設(shè)備所發(fā)送的信號與接收機
設(shè)備所接收的信號在相同的頻率上的情況，也就是說，它們使用相 同的頻率信道。例如，在由于無線資源受限而導(dǎo)致不同的頻率值不
可用的時候，該情況可能發(fā)生。使用相同的頻率信道會引起所謂的 前后干擾。當(dāng)相同位置中的發(fā)射機天線和接收機天線之間的角度差 別相對較低時，例如小于90。，這個問題尤其容易出現(xiàn)。因此，需要 避免這種相對較低的角度差別。但是，發(fā)射機天線和接收機天線之 間的角度差別設(shè)置在許多場合中受多個因素的限制，這些因素實際 上不會允許自由選擇一個理想的值，例如，因素包括互相通信的站 點的物理位置的因素，甚至是將要安裝這兩種天線的高塔上的空間可用率的因素，或布置路徑的特定地理條件的因素。圖1示意性地
顯示了該情況的一個例子，其中站點A, B和C適于例如使用點對 點通信來互相通信。在該例子中，假設(shè)站點A具有一個發(fā)射天線， 其指向遠處的接收站點C。此外，假設(shè)站點A具有一個接收天線， 其指向遠處的發(fā)射站點B。如圖所示，站點A利用傳輸頻率CHx向 站點C發(fā)射一個信號，并利用相同的傳輸頻率CHx從站點B接收一 個信號。遠處分別接收和發(fā)射的站點C和B的位置制約著站點A的 發(fā)射和接收天線之間的角度差別，即該例子中的a,并且由于站點A 在發(fā)射和接收中使用了相同的頻率，因此該站點很可能遭受前后干 擾(如上所述，假設(shè)角度a相對較低)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出使用交叉極化干擾消除器(XPIC),該消除器包括 在可能遭受干擾的接收機設(shè)備中，以便減少從相鄰天線發(fā)射的發(fā)射 信號可能產(chǎn)生的同頻率(共同信道)干擾，所述相鄰天線不具有足 夠的角度差別以避免干擾。交叉極化干擾消除器(XPIC)是公知的 裝置，其通常用來將在相同載頻上傳播但處于相反極化上的兩個信 號的互相干擾減少到可忽略的水平。
XPIC能夠提供一種被稱為改良因子的因子，其足以將載波干擾 比增加到某個水平，使得其中共同信道干擾大體上被消除或至少減 少到可忽略的水平，從而大體上不出現(xiàn)系統(tǒng)性能的惡化。
交叉極化隔離(XPI),針對使用相同功率和正交極化發(fā)射的兩 個無線電波而定義，是在接收點在第一電波的期望極化中，所接收 的第 一無線電波的功率電平相對于所接收的第二無線電波的比。與 交織使用的系統(tǒng)相比，在相同路由中工作在正交才及化上的相同頻率 信道上的系統(tǒng)(共同信道系統(tǒng))能發(fā)送雙倍容量的信號。
XPIC的改良因子(XPIF )是在特定載波干擾比C/I和BER條件 下具有XPIC的性能和不具有XPIC的性能之間的交叉極化隔離 (XPI)區(qū)別。載波干擾比(C/I,也稱為CIR)在本領(lǐng)域是/>知的，用來體現(xiàn) 相同接收機所接收的調(diào)制載波的平均功率與共同信道干擾的平均功
率之間的比。
因此，提供一種方法，用于減少至少兩個相鄰天線之間的干擾， 包括步驟
從發(fā)射機設(shè)備發(fā)送第一信號； 用接收機設(shè)備接收第二信號；
將第 一和第二信號輸入到接收機設(shè)備中所包括的交叉極化千擾 消除器；
計算第 一 和第二信號各自的功率和/或各自的B E R;
在第一信號和第二信號之間選擇其功率大于另一信號的功率的 信號，或者選擇其BER低于另一信號的BER的信號；或者
在第一信號和第二信號之間選擇其功率大于另一信號的功率并 且其BER低于另一信號的BER的信號。
根據(jù)一個實施例，第一信號和第二信號具有各自的頻率，所述 頻率在數(shù)值上大體上互相接近。
根據(jù)另一個實施例，第一和第二信號具有相同的頻率。
此外，提供一種接收機設(shè)備，其適于從第一天線接收一個接收 信號，并從鄰近第一天線的第二天線接收交叉極化干擾信號，其中 接收機設(shè)備包括一 個交叉極化干擾消除器，其適于接收接收信號和 交叉極化干擾信號，該接收機設(shè)備具有
用于計算接收信號和交叉極化干擾信號各自的功率和/或各自的
BER的裝置；
用于單獨或組合地基于各自的功率或各自的BER的所述計算值 在接收信號和交叉極化干擾之間進行選擇的裝置。
根據(jù)一個實施例，交叉極化干擾消除器包括至少兩個分支，該 至少兩個分支中的每個都具有一個混頻器和一個分數(shù)間隔均衡器， 并進一步包括用于給該至少兩個分支中的每個提供時鐘信號的時鐘 單元，以及用于組合該至少兩個分支的分數(shù)間隔均衡器各自的輸出的組合器。
還提供了 一種計算機程序產(chǎn)品，用于當(dāng)該程序運行于計算機，
ASIC, FPGA或微處理器上時，實現(xiàn)本發(fā)明的方法的各個步驟。
此外，提供一種其中具有一個消息的計算機可讀儲存裝置，這 種計算機可讀儲存裝置包含有對應(yīng)于一個程序的程序代碼裝置，當(dāng) 該程序運行于計算機、ASIC、 FPGA或微處理器上時，執(zhí)行本發(fā)明 的方法的各個步驟。


已經(jīng)描述了，圖1示意性地表現(xiàn)了具有接收和發(fā)射站點的典型
通信情景。
圖2為具有接收機設(shè)備和發(fā)射機設(shè)備的配置示意圖，其中前后 干護d皮減少。
圖3為天線輻射圖形的典型曲線圖。
圖4為交叉極化干擾消除器的各元件的示意圖。
具體實施例方式
如上文已討論的那樣，本發(fā)明提出在接收機設(shè)備中使用XPIC裝 置，以便減少來自相鄰天線的共同信道信號的干擾水平。在節(jié)點配 置中，其中頻率分配是一個稀有資源，發(fā)射機設(shè)備會在接收機設(shè)備 于相同頻率接收的信號上產(chǎn)生前后干擾。
圖2示意性地顯示了一個典型的配置，包括接收機設(shè)備1和發(fā) 射機設(shè)備2。假設(shè)接收機設(shè)備1在第一方向dl接收信號，而發(fā)射機 設(shè)備2在第二方向d2發(fā)射信號，其中dl和d2互相呈角度a。該角 度a代表接收機設(shè)備1和發(fā)射機設(shè)備2之間的角度差別。此外假設(shè) 角度a的值小于卯。。
因此，如果接收機設(shè)備1所接收的信號的頻率與發(fā)射機設(shè)備2 所發(fā)送的信號的頻率相同，或大體上接近，那么在接收機設(shè)備1中 就會產(chǎn)生前后干擾，這是發(fā)射機設(shè)備2所發(fā)射的信號在接收機設(shè)備1上所產(chǎn)生的影響而引起的。
接收機設(shè)備1通常包括接收機單元11和解調(diào)器12。 在具有極低噪聲放大器的接收機單元11中，所接收的射頻(RF) 信號被濾波并隨后被放大。該信號隨后被下變頻為期望的中頻(IF) 信號并隨后被放大。變頻所需的微波功率由本地振蕩器提供。隨后 該信號在IF濾波器中進行帶寬限制，在主IF放大器中放大為一個恒 定電平，并饋送給解調(diào)器12。 IF信號通過兩個混頻器進行基帶轉(zhuǎn)換， 所述混頻器受載波恢復(fù)電路的控制。
發(fā)射機設(shè)備2通常包括一個發(fā)射機單元21和一個調(diào)制器22。 在一個典型的應(yīng)用中，通過兩個平衡混頻器用兩個濾波后的信 號調(diào)制兩個IF正交載波。隨后，將經(jīng)調(diào)制的載波相加，以便生成一 個多級QAM調(diào)制信號。來自調(diào)制器的IF信號被饋送給IF放大器。 放大器鏈補償電纜損耗，以便在IF放大器的輸入端具有恒定的電平。 來自IF放大器的信號被饋送給上變頻器。接著將IF信號上變頻為 RF頻率。上變頻器的輸出信號被饋送到具有限定輸出功率的RF功 率放大器。
根據(jù)本發(fā)明，接收機設(shè)備1進一步包括一個交叉極化干擾消除 器(XPIC) 13。如圖2中所示，XPIC 13與接收機設(shè)備1的解調(diào)器 12以及發(fā)射機設(shè)備2的調(diào)制器22相連。
調(diào)制器22向XPIC輸入一個信號，該信號中包括將要從發(fā)射機 設(shè)備2發(fā)送的信號的中頻(IF)組分。該IF組分傳達信息，以便允 許XPIC區(qū)分出非期望的組分，也就是將接收信號中與發(fā)射機設(shè)備31 起的干擾有關(guān)的組分與有用(期望)信號區(qū)分開，并消除非期望的 組分。下文將參照圖4進一步描述XPIC的消除操作。
為了獲得作為角度差別的函數(shù)的相應(yīng)衰減值，使用天線的輻射 圖形，在圖3的曲線圖中顯示了其中的一個例子。要注意的是，天 線輻射圖形通常由制造商提供。在圖3中，在縱坐標中以dB為單位 來顯示衰減，在橫坐標中以角度為單位來顯示角度差別(要注意的 是，該坐標軸的一部分，從0到is'，與高于is'的其余值相比，是以"擴大的比例"來顯示的。
假設(shè)
PTx為發(fā)射信號的功率[以dBm為單位] PRx為接收信號的功率[以dBm為單位] C/I為載波干擾比
XPIF為XPIC的改良因子[以dB為單位] a為兩個天線之間的角度差別
Att為從天線輻射圖形(圖3)獲得的角度a的函數(shù)的峰值信號 的衰減[以dB為單位]。
假設(shè)，XPIC13未被使用，為了保證設(shè)備的性能沒有任何(或可 忽略的)退化，衰減的限制值可從下面等式中獲得
Att(l)=0.5*[PRx-C/I-PTx] 等式1
但是當(dāng)使用XPIC時，衰減值可從下面的等式中獲得
Att(2)=0.5*[PRx-C/I-PTx+XPIF] 等式2
很容易觀察到，由于XPIC所提供的改良因子，等式2提供了一 個更好(更低)的衰減值。更好(更低)的衰減值允許更低的角度 差別值。這在下面的數(shù)字舉例中得以顯示。
假設(shè)
PRx=-60dBm [這是一個典型值] PTx=+30dBm [這是一個典型值]
C/I二30dB [這是利用128態(tài)調(diào)制方案發(fā)送STM-1載波的系
統(tǒng)的一個典型值] XPIF=30dB
根據(jù)前面的等式1和2,并根據(jù)圖3的天線輻射圖形，我們可獲
得
Att(l)=0.5*[-60-30-30]=-60dB
現(xiàn)在參照圖3，對應(yīng)于-60dB衰減的角度差別在大約卯'的范圍 內(nèi)。這通過虛線Lll和L12來顯示。 Att(2)=0.5*[-60-30-30+30]=-45dB再次參照圖3,對應(yīng)于-45dB衰減的角度差別在大約恥'的范圍 內(nèi)。這通過虛線L21和L22來顯示。
如上舉例中所示，衰減的不同使得實現(xiàn)將角度差別的可接受(可 操作)值從90°減少到40°成為可能，這可從Att(l)和Att(2)的值中的區(qū) 別并結(jié)合圖3的天線輻射圖形而得以理解。因此，使用該方案，提 供這樣一種可能性，即獲得由XPIC提供的大約30dB的改良因子 (XPIF),同時避免或大體上減少由前后干擾引起的影響。
圖4為交叉極化干擾消除器(XPIC)13的示意圖，為了更好地理 解本說明書的目的，其只顯示了其中的某些元件。XPIC具有兩個分 支A和B。在分支A中，顯示有混頻器131，低通濾波器133和分 數(shù)間隔均衡器(FSE) 135。同樣，在分支B中顯示了混頻器132, 低通濾波器134和分數(shù)間隔均衡器(FSE) 136。電壓控制振蕩器 (VCO) 130被用作時鐘，它對于兩個分支來說是共有的。兩個分支 隨后被饋送入組合器139。分支的相應(yīng)元件在類型和功能上最好是相 同的。
在分支A中輸入一個信號，在分支B中輸入另一個信號。假設(shè) 這兩個信號中， 一個是期望信號(需要恢復(fù)的信號)而另一個是交 叉干擾(因此是非期望的)信號。作為一種實際應(yīng)用舉例，可使用4 維19抽頭FSE，采用修正的Uyematsu-Sakaniwa算法。FSE對接收 側(cè)的正交誤差不敏感，因此不需要用于正交控制的電路。載波同步 基于兩個信號的同步下變頻和相干解調(diào)。時鐘信號130被饋送入混 頻器131和132。假設(shè)在分支A中，混頻器131在其輸入端接收期 望電波(也就是圖2中顯示的方向dl上接收的信號)，而混頻器132 在其輸入端接收非期望信號(也就是在圖2中顯示的方向d2中接收 的信號)。輸入信號在相應(yīng)混頻器131和132中被時鐘同步，在相 應(yīng)低通濾波器133和134中^皮整形，并々貴送入相應(yīng)FSE 135和136。 FSE 135和136的輸出^C輸入到組合器，該組合器#1用于決定這兩個 電波中應(yīng)選4奪哪個。
在這一步中，計算每個FSE135和136的相應(yīng)輸出端信號的功率估計值和最小均方誤差(MMSE) 。 MMSE信息提供必要的參數(shù)， 以便詳細描述信號的各自比特錯誤率(BER)。
接著，根據(jù)一種可選方式，選擇一個信號，其相應(yīng)功率值大于 另一信號的相應(yīng)功率值。
根據(jù)另一種可選方式，選擇一個信號，其相應(yīng)BER值低于另一 信號的相應(yīng)BER值。
根據(jù)另一種可選方式，選擇一個信號，其相應(yīng)功率值大于另一 信號的相應(yīng)功率值，且其相應(yīng)BER值低于另一信號的相應(yīng)BER值。
通過這種方式，期望信號，即在方向dl中接收的信號被恢復(fù)， 且因此由在d2方向中并由位于附近的發(fā)射機所產(chǎn)生的信號所引起的 前后干護^皮消除。
要注意的是，分數(shù)間隔均衡器的性能對定時時刻不敏感，因此 只需要進行時鐘頻率同步，且交叉極化電波(在該例子中，在分支B 的FSE 136輸入的電波)只需要進行兩條路徑之間的差分延遲的粗 調(diào)整。
XPIC的使用大大改善了前后干擾引起的衰減程度。下面，通過 解析以及數(shù)字舉例的方式，示出了使用XPIC所獲得的性能改善。
所提出的方案的一個優(yōu)點是，它能幫助克服由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的 至少某些問題，并能幫助改善系統(tǒng)性能，因為在網(wǎng)絡(luò)拓樸需要在同 一個高塔上安裝多個天線以及可用頻率的有限數(shù)量需要在特定節(jié)點 配置中重復(fù)使用相同頻率的情況下，它允許減少天線的角度差別。
所提出的方案還能應(yīng)用于多信道配置結(jié)構(gòu)中，其中N個接收機 受到工作在相同的對應(yīng)頻率上的N個發(fā)射機的干擾。
接收機設(shè)備和/或發(fā)射機設(shè)備可包括多個模塊，這些模塊可以是 硬件裝置、軟件模塊或硬件裝置與軟件模塊的組合。
本方法能在具有例如特定應(yīng)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程 門陣列(FPGA)和/或微處理器的裝置的設(shè)備上方便地執(zhí)行，且在一 個優(yōu)選實施例中，通過或結(jié)合類似超高速集成電路硬件描述語言 (VHDL)或C編程語言的軟件程序來執(zhí)行。因此，可以理解的是，保護范圍延伸至這樣的程序產(chǎn)品，并且除了其中具有一個消息的計 算機可讀儲存裝置之外，這種計算機可讀儲存裝置還包含程序代碼
裝置，用于在該程序運行于計算機、ASIC、 FPGA或微處理器上時 執(zhí)行本方法的 一個或多個步驟。
要注意的是，本發(fā)明的接收機設(shè)備可被用于實施另一種并且本 質(zhì)上不同的方法，且并不是構(gòu)建為受限于只實施本發(fā)明所要求保護 的方法。同樣，本發(fā)明的方法能通過與本發(fā)明所要求保護的系統(tǒng)、 裝置、設(shè)施或設(shè)備本質(zhì)上不同的其他系統(tǒng)、裝置、設(shè)施或設(shè)備來實 施。
此外，要注意對應(yīng)于所要求保護的裝置的結(jié)構(gòu)列表并不是窮盡 的，本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解等同的結(jié)構(gòu)可替代所述結(jié)構(gòu)，而不脫離 本發(fā)明的范圍。
還要注意的是，在對應(yīng)的權(quán)利要求中描述和敘述的本發(fā)明的方 法步驟的順序不受限于所描述和表現(xiàn)的順序，而是可以在不脫離本 發(fā)明的范圍的情況下進行變化。
權(quán)利要求
1.一種用于減少在至少兩個相鄰天線之間的干擾的方法，包括步驟從發(fā)射機設(shè)備發(fā)送第一信號；由接收機設(shè)備接收第二信號；將第一和第二信號輸入到包括在接收機設(shè)備中的交叉極化干擾消除器中；計算第一和第二信號各自的功率和/或各自的BER；在第一信號和第二信號之間選擇一個信號，該信號的相應(yīng)功率大于另一信號的相應(yīng)功率，或者該信號的相應(yīng)BER低于另一信號的相應(yīng)BER；或在第一信號和第二信號之間選擇一個信號，該信號的相應(yīng)功率大于另一信號的相應(yīng)功率，并且該信號的相應(yīng)BER低于另一信號的相應(yīng)BER。
2. 如權(quán)利要求l的方法，其中第一信號和第二信號具有各自的 頻率，所述頻率在數(shù)值上大體上互相接近。
3. 如權(quán)利要求2的方法，其中第一和第二信號具有相同的頻率。
4. 一種適于接收來自第一天線的接收信號和來自鄰近第一天線 的第二天線的交叉極化干擾信號的接收機設(shè)備，其中該接收機設(shè)備包括一個適于接收接收信號以及交叉極化干擾信號的交叉極化干擾 消除器，該接收機設(shè)備具有用于計算接收信號和交叉極化干擾信號各自的功率和/或各自的BER的裝置；用于單獨或組合地基于各自的功率或各自的BER的所述計算值 在接收信號和交叉極化干擾之間進行選擇的裝置。
5. 如權(quán)利要求4的接收機設(shè)備，其中接收信號和交叉極化干擾 信號具有各自的頻率，所述頻率在數(shù)值上大體上互相接近。
6. 如權(quán)利要求5的接收機設(shè)備，其中接收信號和發(fā)射信號具有相同的頻率。
7. 如權(quán)利要求4的接收機設(shè)備，其中交叉極化干擾消除器包括至少兩個分支，至少兩個分支中的每個分支都包括一個混頻器和一 個分數(shù)間隔均衡器，并進一步包括一個用于給至少兩個分支中的每 個分支提供時鐘信號的時鐘單元和一個用于組合至少兩個分支的分 數(shù)間隔均衡器各自的輸出的組合器。
8. —種用于當(dāng)運行于計算機、ASIC、 FPGA或微處理器上時執(zhí) 行權(quán)利要求1的方法的步驟的計算機程序產(chǎn)品。
9. 一種計算機可讀儲存裝置，其中具有一個消息，該計算機可 讀儲存裝置包含對應(yīng)于一個程序的程序代碼裝置，該程序用于當(dāng)運 行于計算機、ASIC、 FPGA或微處理器上時執(zhí)行權(quán)利要求1的方法 的步驟。
全文摘要
用于減少相鄰天線之間的干擾的方法和系統(tǒng)，其中一個天線發(fā)射來自發(fā)射機設(shè)備的第一信號而第二天線通過接收機設(shè)備接收第二信號，第一和第二信號可具有相同的頻率，且相同位置中的TX天線和RX天線之間的角度差別很低。發(fā)射機設(shè)備將第一信號的中頻組分輸入到包括在接收機設(shè)備中的交叉極化干擾消除器中，用于減少接收機設(shè)備中由第一和第二信號引起的共同信道干擾，其中交叉極化干擾消除器從接收的兩個信號中選擇一個期望信號，從而減少所述干擾。
文檔編號H04W52/26GK101568174SQ20091020395
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者C·科羅姆博 申請人:阿爾卡特朗訊