CN101807959A - 一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法，在认知用户设备的原有结构基础上，增加了一个自适应滤波器、功率合路器和乘法器，将发射信号分流到自适应滤波器，自适应滤波器的输出信号再经过调制后得到干扰抵消信号，最后将干扰抵消信号耦合至感知天线的低噪放大器输入端，这样感知天线端的低噪放大器收到的信号中的干扰信号就被抵消掉了，从而保证了后续频谱感知结果的正确判决，本方法的干扰抵消是在输入低噪放大器之前进行，从而有效解决了由于发射信号过大而导致低噪放大器饱和的问题，同时可在很大程度上抵消发射天线对感知天线的干扰，保证了认知设备高效准确地进行频谱感知。

Description

一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法
技术领域
本发明是一种应用于认知无线电通信系统中频谱感知与数据传输同时工作时的干扰抑制结构，属于通信技术领域。
背景技术
通常，认知用户发送设备需要同时具备频谱感知和数据传输能力，其基本结构如图1所示。认知用户的工作过程是：基带数据115通过调制之后经过功率放大器104再由发射天线101发射出去，而频谱感知天线102接收到外界环境的信号后低噪声放大器105的放大，然后将低噪声放大器的输出信号输入到频谱感知单元113，由频谱感知单元113根据判决准则对当前监测频段做出是否被占用，再将判断结果送入到本振器调整本振频率，从而实现了认知用户的动态频谱接入。一般而言，认知用户设备的频谱感知天线与信号发射天线相距很近，这样频谱感知的结果在很大程度上受到自身发射信号的各种情况下(包括临近频率的和同频)干扰，导致感知结果错误，将原本空闲的信道误判为信道被占用，从而放弃借用该信道来进行数据传输，降低了频谱利用率；严重时，感知天线的射频部分甚至会被阻塞，导致根本无法进行频谱感知。因此对于认知无线电系统自身数据发送信号的抑制就成为了决定认知无线电系统能否工作的关键因素之一。
已有的干扰抑制的方法有很多，例如在发射端对信号进行滤波，即在信号发射之前，先经过滤波器滤除带外的频谱，但是要想获得很高的带外抑制，滤波器实现的硬件成本很高，且总体性能也不理想；还有对发射机进行发射功率控制，降低发射天线对感知天线的干扰；还有一种是采用自适应天线阵列技术，其发射用的自适应阵列可以自动调整方向图，从而将能量射向所需的空间角域，接收用的自适应阵列则可以自动调整极化，使所需信号的极化衰减最小，自动将最大接收方向调整到所需信号来波方向，将零陷调向干扰来波方向，不足之处是需要在收敛速率、稳定性及实现自适应的硬件或软件成本之间做出折衷；或者还可以在接收端利用天线旁瓣抑制技术来抵消干扰，以及利用天线极化技术将发射天线和感知天线配置为不同的极化方式，抵消发射通道对感知通道的干扰，但以上的方法对于发射信号产生的干扰抑制水平都不能很好的满足认知无线电系统中的现实需要。
发明内容
为了克服现有方法对认知无线电通信系统发射信号产生的干扰抑制能力不足的缺点，本发明针对认知无线电通信系统提供一种干扰抑制方法，该方法可在认知设备同时进行数据传输和频谱感知时，极大程度地抵消信号发射天线对频谱感知天线的干扰。
本发明采用的技术方案是：在原有认知发送设备的结构基础上，添加一个自适应滤波器、一个功率合路器和一个乘法器，再从基带数据信号中分出两路信号，其中一路信号经调制后通过功率放大器由发射天线发射，另一路信号接入自适应滤波器，将自适应滤波器输出信号用与发射信号相同的载波频率通过乘法器相乘进行调制，然后将经过调制后的信号作为干扰抵消信号与感知天线的输出信号进行耦合，耦合后的信号才进入感知天线的低噪放大器输入端，再从低噪放大器的输出端分出一路接到自适应滤波器的系数控制端形成自适应滤波器的反馈控制回路，该自适应滤波器的反馈回路控制了滤波器的滤波系数。
发明的实质与创新点
在认知用户设备的原有结构基础上，增加了一个自适应滤波器、功率合路器和乘法器，将发射信号分流到自适应滤波器，自适应滤波器的输出信号再经过调制后得到干扰抵消信号，最后将干扰抵消信号耦合至感知天线的低噪放大器输入端，这样感知天线端的低噪放大器收到的信号中的干扰信号就被抵消掉了，从而保证了后续频谱感知结果的正确判决。干扰抵消是在输入低噪放大器之前进行，从而有效解决了由于发射信号过大而导致低噪放大器饱和的问题。
本发明解决了在认知无线电环境下，认知用户发送设备的发射天线对感知天线的干扰抑制的问题，硬件实现的复杂度稍稍加大，但可在很大程度上抵消发射天线对感知天线的干扰，保证了认知设备高效准确地进行频谱感知。
附图说明
图1是原有认知用户发送设备的结构示意图。
图2是用本发明方法设计的认知用户设备结构的实施例。
101是发射天线、102是感知天线、104是功率放大器、105是低噪声放大器、109是本振、112是乘法器、113是频谱感知模块，115是基带数据处理模块，203是功率合路器，211是乘法器，214为自适应滤波器。
具体实施方式
具体实施例如图2：该实施例在图1的基础上，添加一个自适应滤波器214和功率合路器203以及一个乘法器211，将基带数据处理模块115的输出的基带信号分成两路，其中一路基带信号送入乘法器112输入端与本振109的输出信号相乘完成调制，然后将调制后的信号送入功率放大器104进行放大，最后将放大器104输出的信号送入发射天线101进行发射；而另一路基带信号则输入到自适应滤波器214的数据输入端，将自适应滤波器214输出信号送入乘法器211的其中一个输入端，本振器109的输出信号输入乘法器211的另一个输入端，乘法器211的输出信号(作为干扰抵消信号)再接入功率合路器203的一个输入端，而感知天线102的输出接入功率合路器203的另一个输入端，功率合路器203的输出信号接入低噪放大器105输入端进行放大，低噪放大器105的输出信号再分为两路，其中一路信号接到频谱感知模块113的输入端，而另一路信号送入自适应滤波器214的系数控制输入端。
图2中的自适应滤波器214可用现场可编程逻辑阵列(FPGA)来实现，采用横向非递归滤波器结构，其抽头系数由低噪放大器105的输出信号在最小均方误差(LMS)准则下实时控制。

Claims (3)

1.一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法，其特征在于：在原有认知发送设备的结构基础上，添加一个自适应滤波器(214)、耦合器和一个乘法器(211)，然后从基带数据处理模块(115)输出信号分出一路信号接入自适应滤波器(214)的输入端，将自适应滤波器(214)输出信号与发射信号相同的载波频率通过乘法器(211)相乘进行调制，然后将经过调制后的信号作为干扰抵消信号与感知天线的输出信号进行耦合，耦合后的信号才进入感知天线的低噪放大器(105)，从低噪放大器(105)的输出的放大信号再分出一路信号接到自适应滤波器(214)的系数控制端形成自适应滤波器(214)的反馈控制回路。
2.根据权利要求1所述的一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法，其特征在于：耦合器是一个功率合路器(203)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于认知无线电系统的干扰抑制方法，其特征在于：自适应滤波器(214)可用现场可编程逻辑阵列FPGA来实现，采用横向非递归滤波器结构，其抽头系数由低噪放大器(105)的输出信号在最小均方误差LMS准则下实时控制。
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