[发明专利]一种用于GSM-R的干扰信号空域抑制方法

说明书

本发明属于铁路无线通信网干扰源定位技术及阵列信号处理技术领域，涉及一种用于GSM‑R干扰信号空域抑制方法。本发明主要包括：采用空间分集的GSM‑R基站接收天线，构建均匀线阵，获取均匀线阵的双向空间平滑相关矩阵；根据期望的GSM‑R信号和干扰信号来波方向，构造LCMV波束形成器；采用构造的LCMV波束形成器，使期望的GSM‑R信号通过波束形成器。本发明能带的有益效果为，仅需检测出干扰信号就可完成对干扰信号的抑制；通过波束形成算法就可对干扰信号进行抑制；适用于对所有类型的干扰信号进行抑制，使用范围更广。

技术领域

本发明属于GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)干扰信号来波方向DOA估计及空域滤波技术领域，特别是关于一种基于阵列信号处理的GSM-R干扰信号空域滤波方法。

背景技术

随着现代铁路运输的高速发展，作为专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，GSM-R也处于高速发展阶段。GSM-R现已成功的应用于青藏铁路、大秦铁路、胶济铁路、武广高铁、京沪高铁、郑西高铁等重要的铁路运输线。在中国铁路部署GSM-R通信系统，成为中国铁路信息化、现代化的重要保障。

然而，GSM-R通信系统也存在着许多亟需解决的问题。GSM-R经常受到各种无线电干扰。GSM-R的干扰源可分为系统内部干扰和系统外部干扰。系统内部干扰包括同频干扰、邻频干扰等，是频率规划和小区规划不当等自身原因造成的。外部干扰包括GSM通信干扰，CDMA下行链路对GSM-R上行链路的干扰，全频段或部分频段人为干扰等。

无线电对GSM-R通信系统的干扰将影响用户之间的语音通话质量甚至造成通信中断，将影响通信数据的传输质量甚至造成数据业务中断，将影响移动通信的连接造成连接建立失败、连接丢失、切换失败、掉话等故障，将导致通信系统阻塞、中断或其他问题。这些问题都会危及铁路运输安全。因此，亟需一种及时抑制GSN-R干扰信号的方法，排除干扰源对GSM-R通信系统的影响，以保证铁路运输的安全性。

现阶段，对GSM-R干扰信号的抑制方法主要包括：利用频率滤波抑制带外强干扰信号，这种方法适用范围十分狭窄；利用盲源分离技术解决混叠在移频信号中的调幅干扰和邻线干扰问题，但是盲源估计算法十分复杂；利用信道估计消除干扰信号，信道估计算法也十分复杂；利用组网配置、小区边界用户检测和基于用户位置的调度算法的结合的方法抑制同频干扰，这种方法需要用户位置信息，需要进行组网配置和小区边界用户检测。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种使用阵列信号处理技术对干扰信号进行抑制的方法。

本发明的技术方案是：一种GSM-R干扰信号空域抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.采用空间分集的GSM-R基站接收天线，构建均匀线阵，获取均匀线阵的双向空间平滑相关矩阵；

b.根据期望的GSM-R信号和干扰信号来波方向，构造LCMV波束形成器；

c.采用构造的LCMV波束形成器，使期望的GSM-R信号通过波束形成器。

进一步的，步骤a还包括以下步骤：

a1.对均匀线阵进行前/后向空间平滑，构造多个前/后向平滑均匀线阵子阵列；

a2.建立每个前/后向平滑均匀线阵子阵列接收信号模型，并计算每个前/后向平滑均匀线阵子阵列的接收信号空间相关矩阵；

a3.对每个前/后向平滑均匀线阵子阵列的接收信号空间相关矩阵求平均，得到均匀线阵的双向空间平滑相关矩阵。

进一步的，步骤b还包括以下步骤：

b1.根据期望GSM-R信号和干扰信号来波方向，计算出接收天线前五个阵元的加权值；