CN104779969B - 一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法 - Google Patents

一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法 Download PDF

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本发明公开了一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法，系统包括发射天线模块、接收天线模块、第一分路器、波形检测模块、第二分路器、可调增益器件、接收通道模块、第一ADC、第二ADC和包络恢复模块；所述的波形检测模块的输出信号是输入信号的包络的反比函数。本发明通过可调增益模块进行增益调整，在经过增益控制信号h(t)控制的缩放处理后的输出信号j(t)相比于输入信号g(t)具有峰均功率比显著降低的特点，于是j(t)相比于g(t)对接收通道的动态范围要求显著降低；理想情况下，包络恢复模块的输出信号x(n)就是g(t)的离散化信号，相当于接收机完整地接收了一个高动态信号，反过来讲就相当于接收机动态得到极大提升。

Description

一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种数字通信领域中的模拟信号到数字信号的转换系统及其方法，特别是涉及一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法。
背景技术
在全双工系统中，自干扰由于比接收信号强很多，超出了接收机动态范围，导致接收机饱和。降低自干扰信号的动态范围，现有的方法主要有三种：
1，在模拟域重构自干扰信号然后在接收机前端和天线接收到的信号相减。
2，在数字域估计自干扰信号，将估计信号上变频到射频频率再在接收机前端和天线接收到的信号相减。
3，发射信号和接收信号自混频，自混频后的包络信号在零中频被消去。
然而这三种方法的结构及其应用显得复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高动态接收机的全双工系统及其使用方法，解决自干扰信号动态范围远超过接收机动态范围的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有高动态接收机的全双工系统，它包括发射天线模块、接收天线模块、第一分路器、波形检测模块、第二分路器、可调增益器件、接收通道模块、第一ADC、第二ADC和包络恢复模块；所述的波形检测模块的输入端接收来自第一分路器的其中一个输出端输出的信号，波形检测模块的输出端与第二分路器连接，第二分路器的输出端分别与第一ADC和可调增益器件连接，可调增益器件的输入端还与接收天线模块的输出端连接，可调增益器件的输出端与第二ADC连接，第一ADC的输出端和第二ADC的输出端均连接至包络恢复模块，包络恢复模块的输出端输出信号；所述的第一分路器设置于发射天线模块的发射端或者接收天线模块的接收端；所述的接收通道模块设置于可调增益模块与第二ADC之间或者设置于接收天线模块与可调增益模块之间；所述的波形检测模块的输出信号是输入信号的包络的反比函数；接收天线模块的输入端接收来自外部的有用信号以及来自发射天线模块的自干扰信号。
所述的发射天线模块和接收天线模块是两个分离的天线模块。
所述的发射天线模块和接收天线模块是通过环形器相连的共用天线。
所述的可调增益器件用于放大或者衰减天线接收信号，可调增益器件的增益由连接至第二分路器的端口电平确定。
一种具有高动态接收机的全双工系统的使用方法包括以下步骤：
S1：发射的射频信号c(t)经过第一分路器分为两路，其中一路信号d(t)通过发射天线发射出去，另一路信号e(t)发送至波形检测模块得到包络信号的反比例函数信号f(t)；
S2：信号f(t)经过第二分路器分为两路，一路信号i(t)送给第一ADC进行采样得到l(n)，另一路信号h(t)送给可调增益模块作为增益调节信号；
S3：接收天线将接收得到信号g(t)发送至可调增益模块，所述的信号g(t)包括自干扰信号和有用信号；
S4：可调增益模块在增益调节信号h(t)的控制下对g(t)进行缩放处理，得到信号j(t)；
S5：信号j(t)经过接收通道模块处理得到中频信号k(t)；
S6：将中频信号k(t)送入第二ADC采样得到信号m(n)；
S7：在数字域中，信号l(n)和信号m(n)在包络恢复模块中进行处理得到包络恢复了的x(n)。
步骤S4中所述的可调增益模块的增益调节信号h(t)和信号g(t)的包络成反比关系。
本发明的有益效果是：
(1)通过可调增益模块进行增益调整，其中，增益过程的增益系数和g(t)的包络成反比关系，也就是说g(t)的包络变大的时候增益系数变小，反之亦然，因此经过h(t)控制的缩放处理后的j(t)相比于g(t)具有峰均功率比显著降低的特点，于是j(t)相比于g(t)对接收通道的动态范围要求显著降低。
(2)在数字域中，信号l(n)和信号m(n)在包络恢复模块中进行处理得到包络恢复了的x(n)；因此再理想情况下，x(n)就是g(t)的离散化信号，这样就相当于接收机完整地接收了一个高动态信号，反过来讲就相当于接收机动态得到极大提升。
(3)本发明抗发射机非线性，抗发射机噪声，适应宽带信号，结构简单。
附图说明
图1为本发明实施例1结构及流程图；
图2为本发明实施例2结构及流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：
实施例1：
如图1所示，一种具有高动态接收机的全双工系统，它包括发射天线模块、接收天线模块、第一分路器、波形检测模块、第二分路器、可调增益器件、接收通道模块、第一ADC、第二ADC和包络恢复模块；第一分路器的输入端接收即将发送的信号，第一分路器的输出端分别与发射天线模块和波形检测模块连接，波形检测模块的输出端与第二分路器连接，第二分路器的输出端分别与第一ADC和可调增益器件连接，可调增益器件的输入端还与接收天线模块的输出端连接，可调增益器件的输出端与第二ADC连接，第一ADC的输出端和第二ADC的输出端均连接至包络恢复模块，包络恢复模块的输出端输出信号；所述的接收通道模块设置于可调增益模块与第二ADC之间；所述的波形检测模块的输出信号是输入信号的包络的反比函数，就是说，输入信号包络变大的话波形检测模块的输出同步变小，反之亦然；接收天线模块的输入端接收来自外部的有用信号以及来自发射天线模块的自干扰信号。
实施例2：
如图2所示，一种具有高动态接收机的全双工系统，它包括发射天线模块、接收天线模块、第一分路器、波形检测模块、第二分路器、可调增益器件、接收通道模块、第一ADC、第二ADC和包络恢复模块；所述的波形检测模块的输入端接收来自第一分路器的其中一个输出端输出的信号，波形检测模块的输出端与第二分路器连接，第二分路器的输出端分别与第一ADC和可调增益器件连接，可调增益器件的输入端还与接收天线模块的输出端连接，可调增益器件的输出端与第二ADC连接，第一ADC的输出端和第二ADC的输出端均连接至包络恢复模块，包络恢复模块的输出端输出信号；所述的第一分路器接收天线模块的接收端；所述的接收通道模块设置于可调增益模块与第二ADC之间；所述的波形检测模块的输出信号是输入信号的包络的反比函数；接收天线模块的输入端接收来自外部的有用信号以及来自发射天线模块的自干扰信号。
对于两个实施例来说，相同点在于：
所述的发射天线模块和接收天线模块是两个分离的天线模块。
所述的发射天线模块和接收天线模块是通过环形器相连的共用天线。
所述的可调增益器件用于放大或者衰减天线接收信号，可调增益器件的增益由连接至第二分路器的端口电平确定。
所述的第一分路器和第二分路器表示一种电路结构，可以将输入信号分为两路，这两路信号具有恒定的功率比。
所述的接收通道负责其输入信号的下变频功能以及必要的放大功能。
所述的第一ADC和第二ADC将输入的模拟信号转变为数字信号。
包络恢复模块将两个输入信号进行联合处理，以正确恢复接收天线接收到的自干扰和远端有用信号的和信号。
一种具有高动态接收机的全双工系统的使用方法包括以下步骤：
S1：发射的射频信号c(t)经过第一分路器分为两路，其中一路信号d(t)通过发射天线发射出去，另一路信号e(t)发送至波形检测模块得到包络信号的反比例函数信号f(t)；
S2：信号f(t)经过第二分路器分为两路，一路信号i(t)送给第一ADC进行采样得到l(n)，另一路信号h(t)送给可调增益模块作为增益调节信号；
S3：接收天线将接收得到信号g(t)发送至可调增益模块，所述的信号g(t)包括自干扰信号和有用信号；
S4：可调增益模块在增益调节信号h(t)的控制下对g(t)进行缩放处理，得到信号j(t)；这个增益过程的增益系数和g(t)的包络成反比关系，也就是说g(t)的包络变大的时候增益系数变小，反之亦然，因此经过h(t)控制的缩放处理后的j(t)相比于g(t)具有峰均功率比显著降低的特点，于是j(t)相比于g(t)对接收通道的动态范围要求显著降低；
S5：信号j(t)经过接收通道模块处理得到中频信号k(t)；
S6：将中频信号k(t)送入第二ADC采样得到信号m(n)；
S7：在数字域中，信号l(n)和信号m(n)在包络恢复模块中进行处理得到包络恢复了的x(n)。
理想情况下，x(n)就是g(t)的离散化信号，这样就相当于接收机完整地接收了一个高动态信号，反过来讲就相当于接收机动态得到极大提升。
步骤S4中所述的可调增益模块的增益调节信号h(t)和信号g(t)的包络成反比关系。

Claims (6)

1.一种具有高动态接收机的全双工系统，它包括发射天线模块和接收天线模块，其特征在于：它还包括第一分路器、波形检测模块、第二分路器、可调增益模块、接收通道模块、第一ADC、第二ADC和包络恢复模块；所述的波形检测模块的输入端接收来自第一分路器的其中一个输出端输出的信号，波形检测模块的输出端与第二分路器连接，第二分路器的输出端分别与第一ADC和可调增益模块连接，可调增益模块的输入端还与接收天线模块的输出端连接，可调增益模块的输出端与第二ADC连接，第一ADC的输出端和第二ADC的输出端均连接至包络恢复模块，包络恢复模块的输出端输出信号；所述的第一分路器设置于发射天线模块的发射端或者接收天线模块的接收端；所述的接收通道模块设置于可调增益模块与第二ADC之间或者设置于接收天线模块与可调增益模块之间；所述的波形检测模块的输出信号是波形检测模块输入信号的包络的反比函数；接收天线模块的输入端接收来自外部的有用信号以及来自发射天线模块的自干扰信号。
2.根据权利要求1所述的一种具有高动态接收机的全双工系统，其特征在于：所述的发射天线模块和接收天线模块是两个分离的天线模块。
3.根据权利要求1所述的一种具有高动态接收机的全双工系统，其特征在于：所述的发射天线模块和接收天线模块是通过环形器相连的共用天线。
4.根据权利要求1所述的一种具有高动态接收机的全双工系统，其特征在于：所述的可调增益模块用于放大或者衰减天线接收信号，可调增益模块的增益由连接至第二分路器的端口电平确定。
5.一种具有高动态接收机的全双工系统的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：发射的射频信号c(t)经过第一分路器分为两路，其中一路信号d(t)通过发射天线发射出去，另一路信号e(t)发送至波形检测模块得到包络信号的反比例函数信号f(t)；
S2：信号f(t)经过第二分路器分为两路，一路信号i(t)送给第一ADC进行采样得到l(n)，另一路信号h(t)送给可调增益模块作为增益调节信号；
S3：接收天线将接收得到信号g(t)发送至可调增益模块，所述的信号g(t)包括自干扰信号和有用信号；
S4：可调增益模块在增益调节信号h(t)的控制下对g(t)进行缩放处理，得到信号j(t)；
S5：信号j(t)经过接收通道模块处理得到中频信号k(t)；
S6：将中频信号k(t)送入第二ADC采样得到信号m(n)；
S7：在数字域中，信号l(n)和信号m(n)在包络恢复模块中进行处理得到包络恢复了的x(n)。
6.根据权利要求5所述的一种具有高动态接收机的全双工系统的使用方法，其特征在于：步骤S4中所述的可调增益模块的增益调节信号h(t)和信号g(t)的包络成反比关系。
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