CN110661546B - 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统 - Google Patents

基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110661546B
CN110661546B CN201910911245.2A CN201910911245A CN110661546B CN 110661546 B CN110661546 B CN 110661546B CN 201910911245 A CN201910911245 A CN 201910911245A CN 110661546 B CN110661546 B CN 110661546B
Authority
CN
China
Prior art keywords
harmonic
signal
interference
frequency domain
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910911245.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110661546A (zh
Inventor
张中山
徐海祥
金麟
张明洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201910911245.2A priority Critical patent/CN110661546B/zh
Publication of CN110661546A publication Critical patent/CN110661546A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110661546B publication Critical patent/CN110661546B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/50—Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H04B1/52—Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
    • H04B1/525—Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa with means for reducing leakage of transmitter signal into the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法及系统，以解决NSA架构下5G终端中因LTE和NR双连接时，LTE上行谐波信号和NR下行接收信号同频所导致的自干扰问题；所述基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法包括两级数字域干扰消除，其中第一级使用发射端额外的反馈通道反馈发射链路的射频信号至接收端进行自干扰消除，第二级根据本发明提出的宽带多载波频域谐波模型建模谐波信号，并在频域进行干扰消除。本发明对高功率、大带宽的信号产生的谐波自干扰具有很好的消除性能，从而使得5G终端在使用干扰频谱时可以更为稳定的工作，提高频谱利用率。

Description

基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法及系统
技术领域
本发明涉及谐波干扰消除技术领域，特别是指一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法及系统。
背景技术
目前5G已经发展至部署阶段，我国早在2017年11月就发布了5G系统在中频段(3GHz-5GHz)内的频率划分，确定了3300MHz-3600MHz和4800MHz-5000MHz频段作为5G系统在中频段内的工作频段。
关于5G网络部署，目前业界存在两种方案，既SA(Standalone，独立)架构与NSA(Non-standalone，非独立)架构，若5G网络按NSA架构部署，则要求终端支持同时连接4G和5G的双连接技术，需要采用双天线同时连接4G与5G网络并进行双收双发，此时射频器件的非线性等因素容易导致终端存在自干扰问题，终端在发送频段fo上发射信号，同时若接收频段为n×fo(n＝2,3,...)时，由于视频器件的非线性，接收机将受到谐波影响，举例：目前5G的n78频段为3.4GHz-3.6GHz，4G的B3频段上行信号为1.765GHz-1.785GHz，其二次谐波为3.53GHz-3.57GHz，刚好落在了n78频段中，若终端同时使用这两段频谱，则会产生LTE上行信号的谐波对NR下行接收信号造成干扰。如图1所示，导致接收机灵敏度下降。
目前关于谐波干扰问题的解决方案包括提升射频前端器件性能指标、增加干扰消除电路、上下行频分调度、上下行时分调度等。
(1)提升射频器件性能
造成终端谐波干扰的根本原因在于器件的非线性，因此，提高器件的性能是减少终端谐波干扰的最根本的方法。通过研究器件非线性与相关性能指标的关系，优化相关性能指标，从而减少器件非线性。此外，还可以在PA输出端增加谐波滤波器，对谐波进行抑制。但器件性能的提升存在很大的技术难度，研发周期长，成本高，且在PA后添加谐波滤波器只能抑制传导路径下的谐波干扰，不能抑制PCB辐射导致的谐波干扰。
(2)数字预失真
参考基站测的数字预失真方案，在终端发射信号经过PA之前，进行数字预失真处理，数字域失真相当于一个PA的反向等效模型，理想情况下通过数字预失真模型后，再通过功放，信号的非线性会等效叠加消除，但数字预失真存在以下几点问题：传统的数字预失真方案中使用的非线性模型均为时域模型，建模信号不能根据系统带宽自由选择信号带宽，若采集时只采集了系统带宽内的信号，未采集系统带宽外、谐波信号内的信号，会导致非线性模型精度大大降低；传统的非线性模型对大功率发射信号通过PA后造成的强非线性的建模精度较低。
(3)频分调度
根据上行分配结果确定下行分配的频率资源。例如不使用谐波主瓣对应的频谱，降低谐波旁瓣对应频谱的使用频次，使用非谐波信号对应的频谱等。该方法对网络有改造要求，且可能会因避开干扰频谱造成网络峰值速率有所降低。
(4)时分调度
按上下行时隙配比进行时分调度，网络给出上下行时隙配比，终端根据配比合理控制收发。例如：当4G-LTE发时，5G-NR侧暂停接收。但这种方法需要在4G-LTE端发送时关闭5G-NR端的接收，会降低系统的吞吐量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法及系统，以解决NSA架构下5G终端中因LTE和NR双连接时，LTE上行谐波信号和NR下行接收信号同频所导致的自干扰问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其包括两级数字域干扰消除，其中一级使用发射端额外的反馈通道反馈发射链路的射频信号至接收端进行自干扰消除，另一级进行谐波信号建模，并在频域进行干扰消除。本发明对高功率、大带宽的信号产生的谐波自干扰具有很好的消除性能，从而使得5G终端使用能提高频谱利用率，在使用干扰频谱时能更为稳定的工作。
具体地，本发明的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，包括基带时域谐波干扰消除和基带频域谐波干扰消除；其中，
所述基带时域谐波干扰消除包括：对LTE发射链路中的PA输出端的信号进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，然后在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去；
所述基带频域谐波干扰消除包括：通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后基于所述谐波建模信号进行第二级谐波干扰信号重建，然后利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消。
进一步地，对PA输出端的信号进行射频信号数字化，包括：
将LTE发射链路中PA输出端的信号x(t)经过带通滤波器，滤掉除谐波同频外的其他频率信号，然后经过中心频点为发射信号二次谐波频率的模拟下变频，将信号频率降低至可采样频率，然后经过ADC将模拟信号数字化，得到的数字信号x(n)即为LTE发射链路的非线性产生的谐波信号。
进一步地，使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，包括：
将数字信号x(n)依次在数字域进行延迟调节、相位调节和幅度调节，得到自干扰消除信号z(n)，其表达式如下：
Figure BDA0002214764910000031
其中，
Figure BDA0002214764910000032
和
Figure BDA0002214764910000033
分别为幅度、时延和相位的估计值。
进一步地，所述基带时域谐波干扰消除还包括：在利用重建的第一级谐波干扰信号完成干扰消除后，基于信号最小能量原则，根据消除误差进行自适应控制算法，进一步调整第一级谐波干扰信号重建过程中的延迟、相位和幅度调节尺度。
进一步地，所述基带频域谐波干扰消除包括导频时隙和数据传输时隙；
在所述导频时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，提取出导频信号，然后利用提取出的导频信号进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将收敛后的谐波模型参数更新至预设谐波模型；
在所述数据传输时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，根据所述谐波建模信号及收敛后的频域信道参数进行第二级谐波干扰信号重建，然后利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消。
进一步地，所述数据预处理包括：将NR接收链路的频域接收信号与已知的几种导频信号做自相关，当NR接收链路的频域接收信号与其中一种导频信号互相关特性的强度高于第一预设强度值时，确定当前时隙为导频时隙，当互相关特性的强度低于第二预设强度值时，确定当前时隙为数据传输时隙。
相应地，为解决上述问题，本发明还提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除系统，所述系统包括基带时域谐波干扰消除模块和基带频域谐波干扰消除模块；其中，
所述基带时域谐波干扰消除模块用于对LTE发射链路中的PA输出端的信号进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，然后在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去；
所述基带频域谐波干扰消除模块用于通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后基于所述谐波建模信号进行第二级谐波干扰信号重建，然后利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消。
进一步地，所述基带频域谐波干扰消除模块的工作时隙包括导频时隙和数据传输时隙，其包括：宽带多载波频域谐波建模单元、信号同步单元、数据预处理单元、参数估计单元、频域干扰重建单元和干扰消除单元；其中，
在所述导频时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，提取出导频信号，将其送至参数估计单元，由参数估计单元进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将收敛后的谐波模型参数更新至宽带多载波频域谐波建模单元，将收敛后的频域信道参数更新至频域干扰重建单元；
在所述数据传输时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，将所述谐波建模信号送至频域干扰重建单元，进行第二级谐波干扰信号重建，重建后的第二级谐波干扰信号和NR接收链路的频域接收信号一起送至干扰消除单元进行干扰对消。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法及系统，充分考虑了大功率信号下造成的谐波干扰建模难问题，提出了一种两级数字域消除架构，与现有的谐波干扰抵消方法相比，具有如下有益效果：
(1)针对大功率发射信号非线性难建模的问题，本发明相对于其他数字域干扰消除方法，增加了一级射频通道反馈数字域谐波干扰消除，采用PA后的射频信号作为干扰消除的参考信号，消除强非线性，以便于后一级数字域干扰消除的非线性建模；
(2)该方法可准确的消除终端中的谐波干扰；
(3)该方法除了射频通道反馈部分，其他所有部分均采用数字实现，性能稳定，易于硬件实现，射频通道反馈部分也可以使用原有终端transceiver中的反馈通道实现，因此该方法没有增加额外的硬件器件；
(4)该方法针在每一个导频时隙均会对干扰信道和谐波信号重新建模，对谐波干扰的时变性能够自适应调整，通用性强。
附图说明
图1为谐波干扰产生场景及本发明工作场景示意图；
图2为宽带多载波信号的谐波信号示意图；
图3为本发明的两级干扰消除架构示意图；
图4为本发明的射频通道反馈数字域谐波干扰消除(第一级)示意图；
图5为本发明的宽带多载波频域谐波干扰消除(第二级)示意图；图6为导频时隙的信号处理示意图；
图7为数据传输时隙的信号处理示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
第一实施例
首先，为使得相关技术人员可以更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明中出现的缩略语和关键术语定义进行相关说明，具体如表1所示：
表1缩略语和关键术语定义
Figure BDA0002214764910000061
针对NSA架构下5G终端中因LTE和NR双连接时，LTE上行谐波信号和NR下行接收信号同频所导致的自干扰问题，本实施例提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其核心思想为：
(1)本发明的谐波干扰消除方案是在数字域进行消除；
(2)本发明的谐波干扰消除方案有两级，其中第一级在基带时域进行消除，另一级在基带频域进行消除；
(3)第一级为基带时域谐波干扰消除，称之为射频通道反馈数字域谐波干扰消除，因为其参考信号为发送链路PA输出端的射频信号直接耦合的；
(4)第二级为基带频域谐波干扰消除，参考信号为发射链路基带频域信号，通过非线性模型，在经过估计出的信道，即可完成谐波自干扰信号的重建；
(5)本发明使用的谐波建模方法为一种宽带多载波系统的频域谐波建模方法，非线性谐波问题中的每个子载波的谐波和子载波间的互调信号，可以根据系统带宽选择需要建模的带宽内的谐波干扰信号；
(6)本发明中使用的信道估计为频域信道估计，相对于时域信道估计，频域信道估计是包含记忆效应的。因此，配合本发明使用的频域谐波建模方法，等效于包含记忆效应的谐波模型；
(7)本发明提出的方案不需要在终端中增加额外的硬件，第一级射频通道反馈数字域谐波干扰消除用终端中transceiver芯片中的反馈通道进行射频反馈，第二级基带频域干扰消除完全在数字域上进行，只需要做算法层面的工作。本发明提出的方法灵活性高，很方便在终端中部署本实施例的干扰消除方案。
如图1所示，本实施例提出的谐波干扰消除方法主要针对NSA架构中的5G终端自身LTE端的发射信号对NR端接收信号造成的干扰进行消除。其中干扰主要产生于链路中的非线性器件(如功率放大器等)，传播链路主要有两条，其一是通过传导链路和LTE端天线发射以及NR端天线接收所传导，其二是在5G终端内部从LTE端通过辐射传导至NR端；
如图3～图5所示，本实施例的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法包括两级干扰消除：基带时域谐波干扰消除和基带频域谐波干扰消除；
第一级的基带时域谐波干扰消除为射频通道反馈数字域谐波干扰消除，其包括四部分：射频信号数字化、干扰信号重建、干扰信号消除和自适应控制；
当信号功率较大时，通过PA产生的强非线性不能使用一般的非线性模型精确的建模，第一级干扰消除采用PA后的信号作为干扰消除的参考信号，由于发射链路的非线性主要由PA造成，PA后的射频信号包含大部分的发射链路造成的非线性，因此使用其作为参考信号，可以在接收链路中初步消除谐波干扰，使得后一级干扰消除可以使用复杂度更低的非线性模型，并提升后一级的干扰重建的精确性。
下面对射频通道反馈数字域谐波干扰消除过程分四部分进行详细阐述：
射频信号数字化：
将LTE发射链路中PA输出端的信号x(t)经过带通滤波器，滤掉除谐波同频外的其他频率信号，然后经过中心频点为发射信号二次谐波频率的模拟下变频，将信号频率降低至可采样频率，然后经过ADC将模拟信号数字化，得到的数字信号x(n)即为LTE发射链路的非线性(尤其是PA)产生的谐波信号。
干扰信号重建：
将含有二次谐波的谐波x(n)依次在数字域通过延迟调节、相位调节和幅度调节，得到自干扰消除信号z(n)，其表达式如下：
Figure BDA0002214764910000081
其中，
Figure BDA0002214764910000082
和
Figure BDA0002214764910000083
分别为幅度、时延和相位的估计值。
干扰信号消除：
NR接收端接收到的射频信号经过ADC后为y(n)，其中包含远端有用信号和谐波自干扰信号，将重建出的谐波干扰信号从接收信号中减去即可完成第一级干扰消除，残余干扰信号如下：
Figure BDA0002214764910000084
自适应控制：
在利用重建的第一级谐波干扰信号完成干扰消除后，以能量最小原则，根据消除误差进行自适应控制算法调整第一级谐波干扰信号重建过程中的延迟、相位和幅度调节尺度，以达到最佳消除效果。其中，自适应算法在此不做限制。
第二级的基带频域谐波干扰消除为宽带多载波频域谐波干扰消除，其包括：宽带多载波频域谐波建模、信号同步、数据预处理、参数估计、频域干扰重建和干扰消除；下面分别进行详细阐述：
宽带多载波频域谐波建模：
宽带多载波信号通过非线性系统所产生的谐波干扰信号，不仅需要考虑每个子载波的谐波信号，还需要考虑子载波间的互调信号，子载波谐波和子载波间互调信号一起构成了宽带多载波信号的谐波信号，因此宽带多载波系统的谐波建模问题相对单载波系统较为复杂，如图2所示：其中w0…wn为原信号载波频率，图左侧为多载波信号，通过一个功率放大器PA(非线性系统)，产生了右侧的谐波信号。为此本实施例根据基本的非线性系统模型，推导出了一种频域的谐波建模方法，可以将多载波信号产生的每一个频点上的谐波信号均精确的建模出来。其推导过程如下：
假设OFDM系统中的N个载波w0～wn携带的信号分别为X(n)＝a0+j·b0,a1+j·b1,…,an+j·bn，则对X(n)经多载波IQ调制后的时域信号为：
Figure BDA0002214764910000091
在射频域通过一个非线性系统，非线性系统可用传递函数的泰勒级数展开模型表示：
y(t)＝α0+α1x(t)+α2x2(t)+α3x3(t)…
发射信号x(t)通过非线性系统时，会产生一系列的非线性信道，在本实施例中，只考虑二次谐波，二次谐波有非线性模型的偶次幂项导致，幂次越高，影响越小，高阶项造成的非线性可忽略不计。因此主要是由二次幂项造成的，本实施例中只考虑二次幂项，因此，可简化为：
y(t)＝α2x2(t)
转换至频域可表达为
Figure BDA0002214764910000092
基带信号X(n)经过多载波调制后经过一个非线性系统，所产生的二次谐波信息可以通过OFDM符号自身的卷积得到，一个OFDM符号的对应长度和载波数N相同，经过卷积后，长度变为2N-1，其中卷积后的第一项对应的是谐波中频率最小的频点所携带的信息，即2w0，最后一项对应的是谐波中频率最大的频点所携带的信息，即2wn。传统的非线性模型多是基于多项式类型的函数，其输出带宽随非线性阶数呈增长而增长，这就需要接收机ADC具有非常高的具有匹配模型输出信号带宽的性能，这在宽带多载波系统中是非常困难的。在NR接收链路中，我们只需要对有限带宽内的谐波信号进行消除，对不在NR接收机带宽内的信号，使用模拟滤波器进行隔离。因为传统模型都是在时域中构建的，如果采集时只采集了造成干扰的有限带宽内的部分，对于有限带宽以外的信号没有考虑。这将会导致模型产生的信号带宽与真正的建模带宽不匹配，因而降低模型精度，使得干扰消除的能力大大降低，系统性能受到影响。而在频域进行谐波信号建模，可以有选择性的进行建模，只对产生干扰部分的信号进行建模，消除了传统时域非线性模型的带宽约束问题，因此发射机和接收机不必为进行干扰消除而额外挑选大宽带的器件，从而使干扰消除方法更易在当前的终端方案中实现。
参考信号与接收信号同步：
信号同步单元补偿反馈信号通道和干扰信号通道的路径时延差，保证频域接收信号和发射端参考信号同步，自干扰重建和信道估计都需要保证频域接收信号与参考信号在一定同步便宜范围内具有最佳相关性，否则，将不能完成最佳消除效果。
数据预处理：
数据预处理单元将NR接收链路的接收信号与已知的几种导频信号做自相关，当NR接收链路的接收信号与其中一种导频信号互相关特性非常强时，当前为导频时隙，当互相关特性非常差时，当前为数据传输时隙。在导频信号时隙将信号输出至参数估计单元进行信道估计和谐波模型参数估计，在信号传输时隙将数据信号输出至干扰重建模块进行自干扰信号重建。
参数估计：
参数估计单元是在导频时隙对当前干扰信道和谐波模块参数进行重新估计，然后将估计出的参数更新至对应模块，信道估计更新至干扰重建单元，谐波模型参数更新至谐波建模单元。
参数估计模块输入为接收信号和发送信号的谐波建模信号，通过不断地迭代估计干扰信道和模型参数，达到估计值收敛的效果，首先利用接收信号和谐波建模信号进行信道估计，然后更新信道估计值，进行谐波模型参数估计，然后更新模型参数，进行谐波干扰重建，然后使用接收信号减去谐波干扰重建信号，再用两者的差值进行下一次信道估计，以此迭代至估计值收敛，一般迭代3-4次即可收敛。对于信道估计方法，本实施例不做限制，一般的频域信道估计均可满足需求。
频域干扰重建和干扰抵消：
频域干扰重建和干扰抵消单元是在数据传输时刻工作，根据信道估计值和参考信号进行谐波干扰重建，再进行频域干扰抵消。
综上，本实施例的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法的工作流程如下：
1)LTE发射链路中的信号经过调制，时频转换、DAC后转换为模拟信号，再经过功率放大器将信号的功率提高至需要发射的功率，此时已经产生了谐波信号，并通过PCB辐射至NR接收链路中；
2)首先进行射频通道反馈数字谐波干扰消除，从LTE发射链路中的PA输出端耦合出一部分的信号至射频反馈通道，进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去，以完成第一级消除；根据信号最小能量原则，对第一级谐波干扰信号重建过程的幅度、相位和延迟调节进行自适应调整，以适应时变的谐波干扰信道；
3)然后进行基带频域谐波干扰消除，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后基于谐波建模信号进行第二级谐波干扰信号重建，再利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消；
进一步地，上述基带频域谐波干扰消除包括导频时隙和数据传输时隙；
如图6所示，在导频时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，提取出导频信号，然后利用提取出的导频信号进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将谐波模型参数更新至预设谐波模型；
如图7所示，在数据传输时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，根据谐波建模信号及收敛后的频域信道参数进行第二级谐波干扰信号重建，然后将重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消，至此完成全部的干扰消除工作。
第二实施例
相应地，针对上述问题，本实施例提供一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除系统，所述系统包括基带时域谐波干扰消除模块和基带频域谐波干扰消除模块；其中，
基带时域谐波干扰消除模块用于对LTE发射链路中的PA输出端的信号进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，然后在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去；根据信号最小能量原则，对第一级谐波干扰信号重建过程的幅度、相位和延迟调节进行自适应调整，以适应时变的谐波干扰信道；
基带频域谐波干扰消除模块用于通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后基于谐波建模信号进行第二级谐波干扰信号重建，然后利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消。
进一步地，基带频域谐波干扰消除模块的工作时隙包括导频时隙和数据传输时隙，其包括：宽带多载波频域谐波建模单元、信号同步单元、数据预处理单元、参数估计单元、频域干扰重建单元和干扰消除单元；其中，
在导频时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，提取出导频信号，将其送至参数估计单元，由参数估计单元进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将收敛后的谐波模型参数更新至宽带多载波频域谐波建模单元，将收敛后的频域信道参数更新至频域干扰重建单元；
在数据传输时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，将谐波建模信号送至频域干扰重建单元，进行第二级谐波干扰信号重建，重建后的第二级谐波干扰信号和NR接收链路的频域接收信号一起送至干扰消除单元进行干扰对消。
本实施例的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除系统与上述第一实施例的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法相对应，其中，该基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除系统中的各模块所实现的功能与上述第一实施例中的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法中的各流程步骤一一对应，故，在此不再赘述。
本发明上述方案的关键效果如下：
(1)针对大功率发射信号非线性难建模的问题，本发明相对于其他数字域干扰消除方法，增加了一级射频通道反馈数字域谐波干扰消除，采用PA后的射频信号作为干扰消除的参考信号，消除强非线性，以便于后一级数字域干扰消除的非线性建模；
(2)该方法除了射频通道反馈部分，其他所有部分均采用数字实现，性能稳定，易于硬件实现，射频通道反馈部分也可以使用原有终端transceiver中的反馈通道实现，因此该方法没有增加额外的硬件期间；
(3)该方法针在每一个导频时隙均会对干扰信道和谐波信号重新建模，对谐波干扰的时变性能够自适应调整，通用性强。
进一步地，本发明的上述方案的核心创新点概述如下：
(1)两级数字域消除架构，其中第一级采用射频通道反馈数字域消除，消除干扰中的强非线性部分；第二级采用频域非线性模型+频域信道估计，更精确的消除剩余的谐波干扰；
(2)对于宽带信号，PA不仅有非线性，还具有记忆性，一般的非线性模型如包括记忆效应，复杂度会提升很多，不易于硬件实现，本文使用频域谐波模型，加上频域信道估计，可以和一般具有记忆效应的时域非线性模型取得相同的效果，但降低了计算复杂度；
此外，需要说明的是，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其特征在于，所述方法包括基带时域谐波干扰消除和基带频域谐波干扰消除；其中，
所述基带时域谐波干扰消除包括：对LTE发射链路中的PA输出端的信号进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，然后在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去；
所述基带频域谐波干扰消除包括导频时隙和数据传输时隙；
在所述导频时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，提取出导频信号，然后利用提取出的导频信号进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将收敛后的谐波模型参数更新至预设谐波模型；
在所述数据传输时隙，通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，根据所述谐波建模信号及收敛后的频域信道参数进行第二级谐波干扰信号重建，然后利用重建后的第二级谐波干扰信号与NR接收链路的频域接收信号进行干扰对消。
2.如权利要求1所述的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其特征在于，对PA输出端的信号进行射频信号数字化，包括：
将LTE发射链路中PA输出端的信号x(t)经过带通滤波器，滤掉除谐波同频外的其他频率信号，然后经过中心频点为发射信号二次谐波频率的模拟下变频，将信号频率降低至可采样频率，然后经过ADC将模拟信号数字化，得到的数字信号x(n)即为LTE发射链路的非线性产生的谐波信号。
3.如权利要求2所述的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其特征在于，使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，包括：
将数字信号x(n)依次在数字域进行延迟调节、相位调节和幅度调节，得到自干扰消除信号z(n)，其表达式如下：
Figure FDA0002537198870000021
其中，
Figure FDA0002537198870000022
和
Figure FDA0002537198870000023
分别为幅度、时延和相位的估计值。
4.如权利要求3所述的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其特征在于，所述基带时域谐波干扰消除还包括：在利用重建的第一级谐波干扰信号完成干扰消除后，基于信号最小能量原则，根据消除误差进行自适应控制算法调整第一级谐波干扰信号重建过程中的延迟、相位和幅度调节尺度。
5.如权利要求1所述的基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除方法，其特征在于，所述数据预处理包括：将NR接收链路的频域接收信号与已知的几种导频信号做自相关，当NR接收链路的频域接收信号与其中一种导频信号互相关特性的强度高于第一预设强度值时，确定当前时隙为导频时隙，当互相关特性的强度低于第二预设强度值时，确定当前时隙为数据传输时隙。
6.一种基于NSA架构的5G终端中谐波干扰数字域消除系统，其特征在于，所述系统包括基带时域谐波干扰消除模块和基带频域谐波干扰消除模块；其中，
所述基带时域谐波干扰消除模块用于对LTE发射链路中的PA输出端的信号进行射频信号数字化，然后使用数字化后的信号进行第一级谐波干扰信号重建，然后在NR接收链路将重建的第一级谐波干扰信号减去；
所述基带频域谐波干扰消除模块的工作时隙包括导频时隙和数据传输时隙，所述基带频域谐波干扰消除模块包括：宽带多载波频域谐波建模单元、信号同步单元、数据预处理单元、参数估计单元、频域干扰重建单元和干扰消除单元；其中，
在所述导频时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，提取出导频信号，将其送至参数估计单元，由参数估计单元进行频域信道参数估计和谐波模型参数估计，待估计值收敛后将收敛后的谐波模型参数更新至宽带多载波频域谐波建模单元，将收敛后的频域信道参数更新至频域干扰重建单元；
在所述数据传输时隙，宽带多载波频域谐波建模单元通过预设谐波模型对LTE发射链路的基带频域信号进行建模，得到携带谐波信息的谐波建模信号，然后通过信号同步单元将所述谐波建模信号与NR接收链路的频域接收信号进行同步，并在同步后通过数据预处理单元进行数据预处理，在确定当前为数据传输时隙后，将所述谐波建模信号送至频域干扰重建单元，进行第二级谐波干扰信号重建，重建后的第二级谐波干扰信号和NR接收链路的频域接收信号一起送至干扰消除单元进行干扰对消。
CN201910911245.2A 2019-09-25 2019-09-25 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统 Expired - Fee Related CN110661546B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911245.2A CN110661546B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911245.2A CN110661546B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110661546A CN110661546A (zh) 2020-01-07
CN110661546B true CN110661546B (zh) 2020-08-25

Family

ID=69039093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910911245.2A Expired - Fee Related CN110661546B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110661546B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021092633A2 (en) 2020-03-18 2021-05-14 Zeku, Inc. Apparatus and method of harmonic interference cancellation
CN113852967A (zh) * 2020-06-28 2021-12-28 中兴通讯股份有限公司 用于nsa的组网装置、方法及移动通信系统
CN112672367B (zh) * 2020-12-16 2024-07-09 上海擎昆信息科技有限公司 一种谐波干扰消除的方法及装置、接收设备
CN115021841B (zh) * 2022-08-08 2022-11-01 南京典格信息技术有限公司 一种基于施密特正交化的射频系统pim监测和消除方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103338172A (zh) * 2013-07-24 2013-10-02 电子科技大学 一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法
CN107453782A (zh) * 2017-08-23 2017-12-08 北京银河信通科技有限公司 一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法
CN109274388A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 中国人民解放军海军工程大学 数字域干扰重构的射频对消装置及其方法
CN109660267A (zh) * 2018-12-10 2019-04-19 维沃移动通信有限公司 一种天线系统及移动终端

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103338172A (zh) * 2013-07-24 2013-10-02 电子科技大学 一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法
CN107453782A (zh) * 2017-08-23 2017-12-08 北京银河信通科技有限公司 一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法
CN109274388A (zh) * 2018-09-30 2019-01-25 中国人民解放军海军工程大学 数字域干扰重构的射频对消装置及其方法
CN109660267A (zh) * 2018-12-10 2019-04-19 维沃移动通信有限公司 一种天线系统及移动终端

Also Published As

Publication number Publication date
CN110661546A (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110661546B (zh) 基于nsa架构的5g终端中谐波干扰数字域消除方法及系统
CN103338172B (zh) 一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法
CN103427872B (zh) 一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统及方法
US8982995B1 (en) Communication device and method of multipath compensation for digital predistortion linearization
RU2667071C1 (ru) Каскадная модуляция волновой формы со встроенным сигналом управления для высокопроизводительного периферийного транзита мобильной связи
CN104935540B (zh) 一种同时同频全双工极限自干扰抵消方法
US8917792B2 (en) Method and apparatus for the cancellation of intermodulation and harmonic distortion in a baseband receiver
CN104954307B (zh) 一种同时同频全双工极限自干扰抵消系统
KR101679105B1 (ko) 피크 전력 억제 회로와 이 회로를 갖는 통신 장치
CN104811213A (zh) 自干扰信号消除设备及方法
CN102082752A (zh) 一种数字预失真处理方法及设备
WO2013034086A1 (zh) 一种获得多频段数字预失真输出信号的方法及装置
CN105656834A (zh) 一种新型宽带接收机iq通道失配的数字校正方法
CN114073012B (zh) 互调干扰信号的重构方法和装置
CN115001913B (zh) 一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法
CN104617981A (zh) 一种基于谱估计的全双工自干扰消除方法及装置
WO2014205659A1 (en) Apparatus and method for canceling inter-modulation products
CN106330802A (zh) 一种移动通信系统的数字预失真处理装置及方法
US11374613B2 (en) Active interference cancellation apparatus, signal isolation control apparatus and method of actively cancelling interference
Shi et al. Digital self-interference cancellation for full duplex wireless communication based on neural networks
CN105515711B (zh) 联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统
CN104009775A (zh) 信号干扰的处理方法及装置
Askar et al. Agile full-duplex transceiver: The concept and self-interference channel characteristics
CN107395222A (zh) 消除失真的方法及用于用户设备的电路
CN201467477U (zh) 一种集群光纤覆盖系统及其近端机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200825