CN107231168A - 一种自干扰信号的消除装置及消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自干扰信号的消除装置及消除方法；信号源经过功分器分为两路，一路与发射天线连接，一路与自干扰信号重建电路的输入端连接，自干扰信号重建电路的输出端与合路器的第一输入端连接，接收天线的输出端分别与合路器的第二输入端、自干扰信号重建电路的反馈调节端连接；发射天线和接收天线设置在不同的位置。本发明提供的自干扰信号的消除装置，通过发射天线和接收天线分开设置并且极化隔离，使得天线间的隔离度较高，降低了对模拟消除的要求，因此只需要单路衰减器和移相器就能完成对自干扰信号的消除，电路结构简单；并且采用发射天线和接收天线代替环形器的使用，减小了整个装置的体积，降低了成本，可以广泛用于移动通讯终端。

Description

一种自干扰信号的消除装置及消除方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，特别是涉及一种自干扰信号的消除装置及消除方法。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，数据业务呈指数增长，这样快速的数据增长给整个无线接入网络带来了巨大压力，无线网络的系统容量和频谱效率都亟待提升。现有全双工自干扰消除装置中都是针对基站设计的，由于其性能要求高，因此电路规模过大、成本过高、体积过大，并不能适应移动终端的小体积设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种自干扰信号的消除装置及消除方法，用来解决现有的自干扰消除装置体积大和成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自干扰信号的消除装置，包括：功分器、自干扰信号重建电路、合路器、发射天线以及接收天线；

信号源经过所述功分器分为两路，一路与所述发射天线连接，一路与所述自干扰信号重建电路的输入端连接，所述自干扰信号重建电路的输出端与所述合路器的第一输入端连接，所述接收天线的输出端分别与所述合路器的第二输入端、所述自干扰信号重建电路的反馈调节端连接；

所述发射天线和所述接收天线设置在不同的位置。

可选的，所述自干扰信号重建电路包括：衰减器、移相器、自适应功率相位控制器；

所述衰减器的输入端与所述功分器连接，所述衰减器的输出端与所述移相器的输入端连接，所述移相器的输出端分别与所述合路器的输入端、所述自适应功率相位控制器的第一输入端连接，所述接收天线的输出端与所述自适应功率相位控制器的第二输入端连接，所述合路器的输出端与所述自适应功率相位控制器的第三输入端连接；所述自适应功率相位控制器的第一输出端与所述移相器的反馈调节端连接，所述自适应功率相位控制器的第二输出端与所述衰减器的反馈调节端连接。

可选的，所述消除装置还包括：第一射频开关，所述第一射频开关的输入端与所述移相器的输出端连接，所述第一射频开关的第一输出端与所述合路器的输入端连接，所述第一射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第一输入端连接。

可选的，所述消除装置还包括：第二射频开关，所述第二射频开关的输入端与所述接收天线的输出端连接，所述第二射频开关的第一输出端与所述合路器的输入端连接，所述第二射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第二输入端连接。

可选的，所述消除装置还包括：第三射频开关，所述第三射频开关的输入端与所述合路器的输出端连接，所述第三射频开关的第一输出端为所述消除装置的输出端，所述第三射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第三输入端连接。

可选的，所述发射天线和所述接收天线的位置间隔大于8cm。

可选的，所述发射天线和所述接收天线的极化方式不同。

本发明还提供了一种自干扰信号的消除方法，包括：

将信号源的信号分为发射信号和对消信号，将所述发射信号发射出去；

获取接收信号；

根据所述接收信号对所述对消信号进行功率和相位调节，得到重建信号；

对所述接收信号和所述重建信号进行差值运算。

可选的，所述根据所述接收信号对所述对消信号进行功率和相位调节，具体包括:

计算所述接收信号与所述对消信号的功率差值；

根据所述功率差值对所述对消信号进行调节，使所述对消信号与所述接收信号的功率相同，得到第一输出信号；

将所述接收信号与所述第一输出信号的进行加法运算，得到输出信号功率；

计算所述输出信号功率与预设值的差值，获得计算结果；

根据所述计算结果调节所述功率控制信号，使所述功率控制信号的相位与所述接收信号的相位相反。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的自干扰信号的消除装置，通过发射天线和接收天线分开设置并且极化隔离，使得天线间的隔离度较高，降低了对模拟消除的要求，因此只需要单路衰减器和移相器就能完成对自干扰信号的消除，电路结构简单；并且采用发射天线和接收天线代替环形器的使用，减小了整个装置的体积，降低了成本，可以广泛用于移动通讯终端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自干扰信号的消除装置的实施例1的结构连接图；

图2为本发明自干扰信号的消除装置的实施例2的结构连接图

图3为本发明的自适应功率相位控制器的结构连接图；

图4为本发明自干扰信号的消除方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种自干扰信号的消除装置及消除方法，用来解决现有的自干扰消除装置体积大和成本高的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明自干扰信号的消除装置的实施例1的结构连接图，如图1所示，一种自干扰信号的消除装置，包括：功分器101、自干扰信号重建电路102、合路器103、发射天线以及接收天线。

信号源经过功分器101分为两路，一路与发射天线连接，一路与自干扰信号重建电路102的输入端连接，自干扰信号重建电路102的输出端与合路器103的第一输入端连接，接收天线的输出端分别与合路器103的第二输入端、自干扰信号重建电路102的反馈调节端连接；发射天线和接收天线设置在不同的位置。

可选的，发射天线和接收天线的位置间隔大于8cm。

可选的，发射天线和接收天线的极化方式不同。例如，发射天线采用+45度极化，而接收天线采用-45度极化，从而达到极化隔离发射和接收天线的效果，使得接收天线接收到的发射信号最小。

本实施例利用收发天线远距离极化隔离，使得天线间自干扰信号隔离达到30db。由于终端并不采用3D MIMO技术，所以可以采用远距离物理屏蔽加极化隔离的方式，使得隔离度由环形器通常的15db增加到30db，比环形器隔离度高出15db。

本实施例提供的自干扰信号的消除装置，通过发射天线和接收天线分开设置并且极化隔离，使得天线间的隔离度较高，降低了对模拟消除的要求，因此只需要单路自干扰信号重建电路就能完成对自干扰信号的消除，电路结构简单；并且采用发射天线和接收天线代替环形器的使用，减小了整个装置的体积，降低了成本，可以广泛用于移动通讯终端。

实施例2

图2为本发明自干扰信号的消除装置的实施例2的结构连接图，如图2所示，一种自干扰信号的消除装置，包括：功分器201、衰减器202、移相器203、自适应功率相位控制器208、合路器204、射频开关205、射频开关206、射频开关207、发射天线以及接收天线。

信号源经过功分器201分为两路，一路与发射天线连接，一路与衰减器202的输入端连接，衰减器202的输出端与移相器203的输入端连接；由于天线间的隔离度较高，使得装置对模拟消除的要求较低，可以使用较为简单的器件，这里用了单路衰减器加移相器的方法来调节对消信号的幅度和相位，能在模拟域达到35db的消除。

移相器202的输出端与射频开关205的输入端连接，射频开关205的a输出端与合路器204的第一输入端连接，射频开关205的b输出端与自适应功率相位控制器208的第一输入端连接。

接收天线与射频开关206的输入端连接，射频开关206的a输出端与合路器204的第二输入端连接，射频开关206的b输出端与自适应功率相位控制器208的第二输入端连接。

合路器204的输出端与射频开关207的输入端连接，射频开关207的a输出端作为输出信号输出，射频开关207的b输出端与自适应功率相位控制器208的第三输入端连接。

与传统的耦合器方案相比，采用射频开关控制信号流向从而实现功率采集，使得信号衰减更小，采集到的值也更加精确。

自适应功率相位控制器208的第一输出端与衰减器202的反馈调节端连接，自适应功率相位控制器208的第二输出端与移相器203的反馈调节端连接。

可选的，发射天线和接收天线的位置间隔大于8cm。

可选的，发射天线和接收天线的极化方式不同。例如，发射天线采用+45度极化，而接收天线采用-45度极化，从而达到极化隔离发射天线和接收天线的效果，使得接收天线接收到的发射信号最小。

本实施例利用收发天线远距离极化隔离，使得天线间自干扰信号隔离达到30db。由于终端并不采用3D MIMO技术，所以可以采用远距离物理屏蔽加极化隔离的方式，使得隔离度由环形器通常的15db增加到30db，比环形器隔离度高出15db。

本实施例提供的自干扰信号的消除装置，通过发射天线和接收天线分开设置并且极化隔离，使得天线间的隔离度较高，降低了对模拟消除的要求，因此只需要单路衰减器和移相器就能完成对自干扰信号的消除，电路结构简单；并且采用发射天线和接收天线代替环形器的使用，减小了整个装置的体积，降低了成本，可以广泛用于移动通讯终端。

图3为本实施例的自适应功率相位控制器208的结构连接图，如图3所示，本实施例采用自适应功率相位控制器208包括：检波器301、ADC302、自干扰信号功率寄存器303、对消信号功率寄存器304、减法器305、乘法器306、系数寄存器307、输出信号功率寄存器308、减法器309、步长控制器310、加法器311、预估最小功率寄存器312和当前相位寄存器313。

检波器301为自适应功率相位控制器208的输入端，检波器301的输出端与ADC302的输入端连接，ADC302的输出端分别与自干扰信号功率寄存器303的输入端、对消信号功率寄存器304的输入端、输出信号功率寄存器308的输入端连接。

自干扰信号功率寄存器303的输出端、对消信号功率寄存器304的输出端与减法器305的输入端连接；减法器305的输出端、系数寄存器307的输出端与乘法器306的输入端连接；乘法器306的输出端与衰减器202的反馈调节端连接，用来通过衰减器202调节对消信号的功率。

输出信号功率寄存器308的输出端、预估最小功率寄存器312的输出端与减法器309的输入端连接，减法器309的输出端、当前相位寄存器313的输出端与步长控制器310的输入端连接，步长控制器310的输出端与加法器311的输入端连接；加法器311的输出端与移相器203的反馈调节端连接。

在本实施例中的自适应功率相位控制器208能自动完成幅度和相位控制而不需要处理器的参与，处理器仅需对原始参数进行初始化即可，从而节约处理器资源。与传统的多抽头(tap)的射频消除相比，由于仅有一个抽头，所以收敛算法也变得更加简单，可以用简单的硬件实现而不需复杂的处理器。

本实施例的自干扰信号的消除装置的分训练阶段和数据传输阶段，在不同的阶段射频开关打向不同的位置，从而控制信号流向输出还是流向控制模块。

自干扰信号的消除装置的控制方法如下：

训练阶段：

当射频开关205的a输出端、射频开关206的b输出端、射频开关207的a输出端导通时，完成自干扰信号的功率采集；

当射频开关205的b输出端、射频开关206的a输出端、射频开关207的a输出端导通时，完成对消信号的功率采集；

通过衰减器202完成对对消信号的功率调节；

当射频开关205的a输出端、射频开关206的a输出端、射频开关207的b输出端导通时，完成对对消信号的相位调节。

数据输出阶段：

导通射频开关205的a输出端、射频开关206的a输出端、射频开关207的a输出端，输出自干扰信号消除后的信号。

需要说明的是，射频开关205、射频开关206和射频开关207，在同一时刻，a输出端和b输出端只有一个导通。

射频开关205、射频开关206、射频开关207和自适应功率相位控制器208都接收移动终端的命令解析器的命令，射频开关205、射频开关206、射频开关207和自适应功率相位控制器208根据移动终端的命令解析器的命令不同而执行相应的操作。本装置采用射频开关取代耦合器，有衰减小、采集精度高等特点，并有效解决了残留自干扰信号功率过低导致的检测难问题。

本发明还提供了一种自干扰信号的消除方法。图4为本发明自干扰信号的消除方法的实施例的流程图，如图4所示，自干扰信号的消除方法包括以下步骤：

步骤401，将信号源的信号分为发射信号和对消信号，将所述发射信号发射出去；将信号源的射频信号通过功分器分为两路，一路进入发射天线作为发射信号，另一路则作为对消信号供消除自干扰使用。由于对消信号与发射信号完全相同，对消信号经过幅度和相位调节后，与接收信号合路，即可完成自干扰消除。

步骤402，获取接收信号；这里的接收信号包括移动终端自身的发射信号和其他设备的发射信号，本方法的目的就是去除自身的发射信号对其他设备的发射信号的干扰。

步骤403，根据接收信号对对消信号进行功率和相位调节，得到重建信号，具体包括以下步骤：

步骤A1，计算所述接收信号与所述对消信号的功率差值；

步骤A2，根据所述功率差值对所述对消信号进行调节，使所述对消信号与所述接收信号的功率相同，得到第一输出信号；自适应功率相位控制器208负责采集对消信号和接收信号的功率，将两者的功率做差，然后根据差值来调节衰减器的系数，使得对消信号功率与接收信号功率相等，从而在极短时间内完成功率控制。

步骤A3，计算所述接收信号与所述第一输出信号的功率差值，得到输出信号功率；

步骤A4，计算所述输出信号功率与预设值的差值，获得计算结果；

步骤A5，根据所述计算结果调节所述功率控制信号，使所述功率控制信号的相位与所述接收信号的相位相反。自适应功率相位控制器208负责采集输出信号功率，并根据该功率寻找最优的相位。该器件能在20次迭代内找到最优值完成相位控制。自适应功率相位控制器208从0相位开始以变化的步长遍历相位，找出输出残留自干扰信号功率最低的相位。自适应功率相位控制器208内部设有一个预设值，该值为预计的输出残留自干扰信号功率，用采集到的输出信号功率与该预设值做差，根据差来控制相位累加的步长。当输出信号功率和预设值的差小于定值且随相位增加而增加时，结束迭代，将上次迭代的相位作为最佳相位。

步骤404，对所述接收信号和所述重建信号进行差值运算。通过合路器204对接收信号和重建信号做差值运算并输出，输出信号即为没有自干扰信号的接收信号。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种自干扰信号的消除装置，其特征在于，包括：功分器、自干扰信号重建电路、合路器、发射天线以及接收天线；

信号源经过所述功分器分为两路，一路与所述发射天线连接，一路与所述自干扰信号重建电路的输入端连接，所述自干扰信号重建电路的输出端与所述合路器的第一输入端连接，所述接收天线的输出端分别与所述合路器的第二输入端、所述自干扰信号重建电路的反馈调节端连接；

所述发射天线和所述接收天线设置在不同的位置。

2.根据权利要求1所述的消除装置，其特征在于，所述自干扰信号重建电路包括：衰减器、移相器、自适应功率相位控制器；

所述衰减器的输入端与所述功分器连接，所述衰减器的输出端与所述移相器的输入端连接，所述移相器的输出端分别与所述合路器的输入端、所述自适应功率相位控制器的第一输入端连接，所述接收天线的输出端与所述自适应功率相位控制器的第二输入端连接，所述合路器的输出端与所述自适应功率相位控制器的第三输入端连接；所述自适应功率相位控制器的第一输出端与所述移相器的反馈调节端连接，所述自适应功率相位控制器的第二输出端与所述衰减器的反馈调节端连接。

3.根据权利要求2所述的消除装置，其特征在于，所述消除装置还包括：第一射频开关，所述第一射频开关的输入端与所述移相器的输出端连接，所述第一射频开关的第一输出端与所述合路器的输入端连接，所述第一射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第一输入端连接。

4.根据权利要求2所述的消除装置，其特征在于，所述消除装置还包括：第二射频开关，所述第二射频开关的输入端与所述接收天线的输出端连接，所述第二射频开关的第一输出端与所述合路器的输入端连接，所述第二射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第二输入端连接。

5.根据权利要求2所述的消除装置，其特征在于，所述消除装置还包括：第三射频开关，所述第三射频开关的输入端与所述合路器的输出端连接，所述第三射频开关的第一输出端为所述消除装置的输出端，所述第三射频开关的第二输出端与所述自适应功率相位控制器的第三输入端连接。

6.根据权利要求1所述的消除装置，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线的位置间隔大于8cm。

7.根据权利要求1或6所述的消除装置，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线的极化方式不同。

8.一种自干扰信号的消除方法，其特征在于，包括：

将信号源的信号分为发射信号和对消信号，将所述发射信号发射出去；

获取接收信号；

根据所述接收信号对所述对消信号进行功率和相位调节，得到重建信号；

对所述接收信号和所述重建信号进行差值运算。

9.根据权利要求8所述的消除方法，其特征在于，所述根据所述接收信号对所述对消信号进行功率和相位调节，具体包括:

计算所述接收信号与所述对消信号的功率差值；

根据所述功率差值对所述对消信号进行调节，使所述对消信号与所述接收信号的功率相同，得到第一输出信号；

将所述接收信号与所述第一输出信号进行加法运算，得到输出信号功率；

计算所述输出信号功率与预设值的差值，获得计算结果；

根据所述计算结果调节所述功率控制信号，使所述功率控制信号的相位与所述接收信号的相位相反。