CN107846236A - 消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，按如下步骤进行：S1、估计射频泄漏信号的参数值，所述参数值包括传输时延、幅度衰减和相位偏移；S2、根据射频泄漏信号的参数值，重建射频泄漏信号；S3、计算残留信号及残留信号的功率，所述残留信号是指实际射频泄漏信号减去重建射频泄漏信号；S4、如果残留信号功率小于参考门限，则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号基本一致，继续执行步骤S5；否则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号差异较大，继续执行步骤S6；S5、停止运算，全双工系统开始正常收发信号的工作；S6、重新估计射频泄漏信号的参数值后返回步骤S2。本发明能降低射频泄露信号对自干扰抵消性能的影响。

Description

消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法
技术领域
本发明涉及一种消除射频泄漏信号影响的方法，更具体的涉及一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
在同时同频全双工系统中，近端设备和远端设备同时在同一个频段上进行信号的收发。近端设备的接收天线不仅仅接收到来自远端设备的有用信号，还会接收到自身发射天线的自干扰信号。由于近端设备自身的发射天线与接收天线距离很近，自干扰信号的强度远远大于有用信号的强度。为实现有用信号的有效接收，全双工通信系统必须进行有效的自干扰抑制。
现有的自干扰抑制分为天线自干扰抑制、模拟自干扰抑制、数字自干扰抑制。其中天线自干扰消除主要通过天线空间隔离、极化隔离和环形器隔离等实现自干扰抑制。模拟自干扰包括直接耦合射频自干扰抑制和数字辅助射频自干扰抑制。数字自干扰抑制在数字域进行，通常是基于反馈到数字接收域的发射信号进行。反馈到数字接收域的发射信号可以从发射通道的射频域反馈，也可以从发射通道的数字域反馈。
相关文献报道，从近端设备发射通道的射频域反馈到近端设备接收通道的数字域，能降低发射通道相位噪声、非线性的影响，获得更好的性能。全双工多天线系统结构如图1所示，从近端设备发射通道的射频域反馈到近端设备接收通道的数字域，天线1的反馈信号A1经过射频反馈通道，形成接收端反馈信号B1，经过模数转换(ADC)得到接收端数字域反馈信号C1。天线2的反馈信号A2经过射频反馈通道，形成接收端反馈信号B2，经过模数转换(ADC)得到接收端数字域反馈信号C2。反馈信号C1和反馈信号C2共同用于进行数字自干扰抑制。
在这种近端设备发射端射频反馈的系统结构下，由于射频通道之间的隔离度非理想，将会存在信号泄露。这种泄露的射频信号是制约数字自干扰的一个重要因素。假设天线1和天线2的期望发射信号分别为x1和x2,通道之间存在信号泄露，导致发射信号变成了x1+γ1x2和h21(x2+γ2x1)，对应的反馈信号变成
z1＝x1+β1x2 (1)
和z2＝x2+β2x1 (2)
假设hij代表天线i到天线j的信道条件，则接收天线1和接收天线2的接收信号分别为
y1＝h11(x1+γ1x2)+h21(x2+γ2x1) (3)
和
y2＝h12(x1+γ1x2)+h22(x2+γ2x1) (4)
为了抑制自干扰，需要估计出自干扰信道信息，并利用自干扰信道信息重建出自干扰信号，在接收信号中将重建的自干扰信号减去。自干扰的信道估计方法采用导频辅助的方式进行。在t1时刻，导频x1，p在天线1发射，而天线2保持静默。对应的反馈信号和接收信号分别为z1，p＝x1，p和y1，p＝h11x1，p+h21γ2x1，p，从而可获得信道估计值在t2时刻，导频x2，p在天线2发射，而天线1保持静默,类似的可获得信道估计值根据获得的信道估计值，估计出自干扰大小为而实际的自干扰信号大小为s1＝h11z1+h21z2·经过自干扰抑制后，残留的自干扰信号为
期望的残留自干扰信号为零，然而，只有在条件β1＝0和β2＝0同时成立时，才能满足。也就是要求，反馈射频通道之间能够做到理想隔离，不存在信号泄露。在实际应用中，这个条件不能满足，所以，自干扰抑制性能受到射频泄露信号的制约。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，实现过程简单，稳定性好。
技术方案：本发明所述一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，按如下步骤进行：
S1、估计射频泄漏信号s的参数值，所述参数值包括传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}；
S2、根据估计的射频泄漏信号的参数值{τn,αn,θn,n＝1,2,...N}，重建射频泄漏信号
S3、计算残留信号，所述残留信号e＝真实泄露信号s-重建的射频泄漏信号然后，计算残留信号的功率Pe；
S4、如果残留信号功率Pe小于参考门限Pt，则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s基本一致，继续执行步骤S5；否则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s差异较大，继续执行步骤S6；
S5、停止运算，全双工系统开始正常收发信号的工作；
S6、迭代估计射频泄漏信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}后返回步骤S2。
本发明技术方案的进一步限定为，步骤S2中所述的重建射频泄露信号是采用N条路径信号求和拟合的方式。
进一步地，所述N条路径信号，第i条路径的参数有传输时延{τi}、幅度衰减{αi}和相位偏移{θi}，N条路径信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}，采用凸优化理论的梯度下降法或内点法进行参数估计。
进一步地，步骤S3中所述的参考门限Pt由用户对系统自干扰抑制性能决定。
有益效果：本发明提出一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，考虑到了实际工作中射频通道间的非理想隔离度会导致射频通道泄漏，泄露信号会影响自干扰抵消性能，本发明提出的一种数字预处理的方法，可以有效降低自干扰抵消过程中射频泄露信号对性能的影响。
附图说明
图1为现有技术中带射频反馈通道的全双工多天线系统结构图；
图2为本发明提供的消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法的流程图；
图3为本发明提供的方法的全双工多天线系统结构图；
图4为实施例2中采用本发明提供的方法得到的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：本实施例以天线2的射频通道泄露估计为例，方法流程图如图2所示，系统结构图如图3所示。天线2射频通道发射信号为g1，由于射频通道隔离度非理想，产生射频泄漏信号，信号泄露一部分到天线1射频通道，天线1射频通道获得的泄露信号为g4。为了消除通道泄露的影响，本申请提供一种消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，按如下步骤进行：
S1、估计射频泄漏信号s的参数值，所述参数值包括传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}。
S2、根据估计的射频泄漏信号的参数值{τn,αn,θn,n＝1,2,...N}，重建射频泄漏信号重建射频泄露信号是采用N条路径信号求和的方式进行。所述N条路径信号，第i条路径的参数有传输时延{τi}、幅度衰减{αi}和相位偏移{θi}，N条路径信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}，采用凸优化理论的梯度下降法或内点法进行估计。
在数字域重建射频泄漏信号为改写成射频域的信号表达式为经过射频处理单元，重建的射频泄漏信号为g3(t)＝β0ejφ0g2(t)。类似的，真实的射频泄漏信号可以表示
S3、计算残留信号，所述残留信号e＝真实泄露信号s-重建的射频泄漏信号然后，计算残留信号的功率Pe。
计算方法为：Pe＝E{||g3(t)-g4(t)||2}。
S4、如果残留信号功率Pe小于参考门限Pt，则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s基本一致，继续执行步骤S5；否则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s差异较大，继续执行步骤S6；所述的参考门限Pt由用户对系统自干扰抑制性能决定。如果用户对自干扰抑制性能要求增高，则参考门限Pt降低。如果用户对自干扰抑制性能要求降低，则参考门限Pt增加。
S5、停止运算，全双工系统开始正常收发信号的工作；
S6、采用凸优化理论，迭代估计射频泄漏信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}后返回步骤S2。
残留泄露信号功率在幅度衰减参数和相位偏移参数上是凸优化的，从而可以采用凸优化求解的方法，如梯度下降法或内点法，获得幅度衰减参数和相位偏移参数的最优解。
实施例2：假设真实射频泄露信号由3条径合成，本实施例提供的消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法中，估计射频泄漏信号的参数值，为：
幅度衰减：α1＝1，α2＝0.9，α3＝1.1，
相位：φ1＝0，φ2＝0.5，φ3＝1，
传输时延：τ1＝0，τ2＝3Δ，τ3＝6Δ，其中，Δ＝1/30.72e6。
自干扰噪声功率比为50dB，理想情况下的自干扰抑制比为60dB，采用本发明提出的方法，得到的结果如图3所示。采用本发明所述方法，得到的自干扰抑制比接近理想的60dB，而传统方法下，自干扰抑制性能明显恶化。也即说明了，本发明所述方法能有效消除非理性射频通道隔离对自干扰抑制的影响。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，其特征在于，按如下步骤进行：
S1、估计射频泄漏信号s的参数值，所述参数值包括传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}；
S2、根据估计的射频泄漏信号的参数值{τn,αn,θn,n＝1,2,...N}，重建射频泄漏信号
S3、计算残留信号，所述残留信号e＝真实泄露信号s-重建的射频泄漏信号，然后，计算残留信号的功率Pe；
S4、如果残留信号功率Pe小于参考门限Pt，则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s基本一致，继续执行步骤S5；否则认为重建的射频泄漏信号与真实泄露信号s差异较大，继续执行步骤S6；
S5、停止运算，全双工系统开始正常收发信号的工作；
S6、迭代估计射频泄漏信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}后返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，其特征在于，步骤S2中所述的重建射频泄露信号是采用N条路径信号求和拟合的方式。
3.根据权利要求2所述的消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，其特征在于，所述N条路径信号，第i条路径的参数有传输时延{τi}、幅度衰减{αi}和相位偏移{θi}，总共有N条路径信号的传输时延{τn,n＝1,2,...N}、幅度衰减{αn,n＝1,2,...N}和相位偏移{θn,n＝1,2,...N}，采用凸优化理论的梯度下降法或内点法进行参数估计。
4.根据权利要求1所述的消除全双工自干扰抑制过程中射频泄露信号影响的方法，其特征在于，步骤S3中所述的参考门限Pt由用户对系统自干扰抑制性能决定。
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