CN116032315A - 一种无源互调干扰信号处理方法及装置 - Google Patents

一种无源互调干扰信号处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种无源互调干扰信号处理方法及装置，该方法通过获取发射采样信号及接收信号；将发射采样信号与接收信号进行延时对齐，以使发射采样信号及接收信号的延时相同；对发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；将目标抵消信号叠加在接收信号上，以抵消接收信号中的无源互调分量，这样避免了对双工器在结构和生产工艺上进行改进，降低成本，并且也会降低双工器的体积及重量，利于双工器的使用。

Description

一种无源互调干扰信号处理方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体而言涉及一种无源互调干扰信号处理方法及装置。
背景技术
无源互调(Passive Inter-Modulation，PIM)指，包含两个或两个以上频率成分的信号通过双工器这类无源部件时产生的互调干扰信号。随着输入功率的增大以及发射通道非线性的增强，在经过双工器这类无源部件时产生的无源互调干扰就越来越严重，从而会降低接收系统信噪比，升高误码率，影响整个通信系统的正常工作，严重时导致通道阻塞，通信中断使系统瘫痪。
目前，降低无源互调信号电平的方法主要集中在双工器的结构和生产工艺上，这些方法往往需要增加额外的成本，并且也会增加双工器的体积及重量，不利于双工器的使用。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
第一方面，本发明实施例提供了一种无源互调干扰信号处理方法，包括：
获取发射采样信号及接收信号；
将所述发射采样信号与所述接收信号进行延时对齐，以使所述发射采样信号及所述接收信号的延时相同；
对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；
将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量。
可选地，所述将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量之后还包括：
将所述叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述发射采样信号经由非线性变换得到目标抵消信号以及在所述接收信号上叠加目标抵消信号的步骤，直至所述叠加后的接收信号满足预设条件为止。
可选地，所述对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的抵消信号包括：
对所述发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号；
对所述初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
可选地，所述发射采样信号为初始待发射信号经过削峰及采样率转换处理后得到的，且所述发射采样信号与所述接收信号的采样频率相同。
可选地，获取发射通道内的发射采样信号之后还包括：
获取预设频率的目标信号；
将所述目标信号与所述待发射信号移频处理，得到移频后的待发射信号；
对所述移频后的待发射信号进行数字预失真处理。
第二方面，本发明实施例提供了一种无源互调干扰信号处理装置，所述装置包括：
延时对齐模块，用于获取发射采样信号；
对消模块，用于获取接收信号；
所述延时对齐模块，还用于将所述发射采样信号与所述接收信号进行延时对齐，以使所述发射采样信号及所述接收信号的延时相同；
所述生成模块，还用于对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；
所述对消模块，用于将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量。
可选地，所述目标抵消生成模块，还用于将所述叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述发射采样信号经由非线性变换得到目标抵消信号以及在所述接收信号上叠加目标抵消信号的步骤，直至所述叠加后的接收信号满足预设条件为止。
可选地，所述生成模块包括：
非线性变换模块，用于对所述发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号；
滤波器模块，用于对所述初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
可选地，所述发射采样信号为初始待发射信号经过削峰及采样率转换处理后得到的，且所述发射采样信号与所述接收信号的采样频率相同。
可选地，所述装置还包括：
移频模块，用于获取预设频率的目标信号；
移频模块，还用于将所述目标信号与所述待发射信号移频处理，得到移频后的待发射信号；
数字预失真处理模块，用于对所述移频后的待发射信号进行数字预失真处理。
根据本发明实施例所提供的一种无源互调干扰信号处理方法及装置，该方法通过获取发射通道内的发射采样信号及双工器的接收通道内的接收信号；将发射采样信号与接收信号进行延时对齐，以使发射采样信号及接收信号的延时相同；对发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；将目标抵消信号叠加在接收信号上，以抵消接收信号中的无源互调分量，这样避免了对双工器在结构和生产工艺上进行改进，降低成本，并且也会降低双工器的体积及重量，利于双工器的使用。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明实施例的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明的一个可选实施例的无源互调干扰信号处理方法的流程图；
图2为根据本发明的一个可选实施例的步骤S103的流程图；
图3为根据本发明的一个可选实施例的步骤S101之后的流程图；
图4为根据本发明的一个可选实施例的无源互调干扰信号处理装置的应用场景图；
图5为根据本发明的另一个可选实施例的无源互调干扰信号处理装置的应用场景图；
图6为现有技术中数字预失真处理得到的曲线图；
图7为根据本发明的一个可选实施例的现有技术中数字预失真处理得到的曲线图；
图8为现有技术中的双工器的接收信号及待发射信号的曲线图；
图9为根据本发明的一个可选实施例的经由无源互调干扰信号消除
装置处理后的接收信号及待发射信号的曲线图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
双工器的作用是将发射和接收信号相隔离，保证接收机和发射机都能同时正常工作。双工器与天线90连接，通过天线90发送或接收信号。如图4所示，双工器包括信号发射部分及信号接收部分。
具体地，信号发射部分包括：与天线90连接的发射滤波器70，与发射滤波器70连接的功率放大器60，与功率放大器60连接的发射通道放大器50，与发射通道放大器50连接的数模转换器40(digital-analog converter，DAC)。其中，数模转换器40用于将经由数字预失真处理模块30处理后的数字发射信号转换为模拟发射信号，发射通道放大器50用于下行发射通道，功率放大器60用于将模拟发射信号进行功率放大，发射滤波器70用于将放大后的模拟信号进行滤波然后经由天线90将放大后的模拟发射信号发出。
信号接收部分包括与天线90连接的接收滤波器80，与接收滤波器80连接的低噪功率放大器100(low noise amplifier，LNA)，与低噪功率放大器100连接的接收通道放大器110，与接收通道放大器110连接的模数转换器120(analog-digital converter，ADC)。其中，接收滤波器80用于将由天线90接收到的接收信号进行滤波去噪，低噪声功率放大器100用于将由滤波后的接收信号进行放大，接收通道放大器110用于上行接收通道，模数转换器120用于将放大后的接收信号转换为数字信号，然后再将该数字信号传送给本申请的处理装置进行处理。
下面通过具体实施例，对本发明进行详细的说明。
请参考图1，本发明提供一种无源互调干扰信号处理方法，包括：
步骤S101：获取发射采样信号及接收信号。
发射采样信号为初始待发射信号经过削峰及采样率转换处理后得到的，且发射采样信号与接收信号的采样频率相同。接收信号为经由数模转换处理得到的数字信号。
其中，削峰处理可由削峰模块10来执行，无线通信采用幅度调制信号，调制信号在一定统计时间内幅度不断变化，而削峰模块10能够对初始信号的超过一定幅度的峰值进行压缩，使峰值信号幅度不超过门限值，其中，门限值可根据具体情况进行配置，本实施不做严格限定。
在具体应用中，初始发射信号可通过一个采样速率转换模块来改变采样速率，使其与接收信号的采样速率相同，也可以通过两个采样速率转换模块来改变采样速率，使其与接收信号的采样速率相同。具体参见图4，1点处的初始发射信号经由第一采样率转换模块20转换后与4点(即接收信号)的采样频率相同，2点处的初始发射信号经由第一采样率转换模块20及第二采样率转换模块130转换后与4点(即接收信号)的采样频率相同，由此1点及2点均可以获取发射采样信号，具体可由工作人员根据实际情况进行选择。
步骤S102：将发射采样信号与接收信号进行延时对齐，以使发射采样信号及接收信号的延时相同。
将发射采样信号与接收信号的延时对齐后，使发射采样信号与接收信号具有相同的延时。其中，延时对齐的方法可采用现有的延时对齐的方法，本申请不做严格限定。
步骤S103：对发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
通过对发射采样信号做非线性变换，来生成与实际的无源互调分量大小相等方向相反的信号作为目标抵消信号。
步骤S104：将目标抵消信号叠加在接收信号上，以抵消接收信号中的无源互调分量。
如图8及图9的对比可知，将目标抵消信号叠加到接收信号上，从而抵消接收信号中混入的大部分的无源互调分量，这样避免了对双工器在结构和生产工艺上进行改进，降低成本，并且也会降低了双工器的体积及重量，利于双工器的使用。
具体地，在上述实施例中，步骤S104之后还包括：
将叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述步骤S103-步骤S104，直至叠加后的接收信号满足预设条件为止。
其中，预设条件可由工作人员根据实际需求进行设置，例如，预设条件为叠加后的接收信号的无源互调分量在一定的范围内，也就是说迭代后得到的最后信号的无源互调分量在该范围内，如果超出该范围，就需要继续迭代。
将叠加处理后的接收信号(即图4中5点)进行迭代，以检测相消产生的残余误差分量，从而使接收信号更加稳定。
具体地，在上述实施例中，如图2所示，步骤S103具体包括：
步骤S201：对发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号。
非线性变换的方法有多种，本实施例不做严格限定。示例性的，发射通道是非线性电路，在输出功率不同时会产生不同大小的无源互调分量，无源互调分量的大小随着输出功率大小的变化呈现非线性变化，也就是说无源互调分量变化量与输出功率变化量相比不恒定，这样就要通过下面多项式进行算法模拟无源互调分量随输出信号功率变化，从而得到具有非线性分量的初始抵消信号。
Figure BDA0003978765200000061
其中x为该模块的输入，ygmp为该模块的输出，m为记忆项，l为记忆交叉项，k为多项式阶数，k，Na，Nb，Nc为描述各算子非线性阶数的参数，m，Ma，Mb，Mc为描述记忆效应的参数，amk、bmkl、cmkl为多项式系数。
记忆效应是指当前输出信号的特性不仅与当前输入信号相关，也与之前输入信号相关。而m，Ma，Mb，Mc的取值取决于当前信号与之前信号之间的时间间隔相关，即为记忆深度。
步骤S202：对初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
将对抵消无源互调分量无关的非线性分量去除，从而得到用于抵消无源互调分量的目标抵消信号，这样可以排除其他非线性分量的干扰。
进一步地，在上述实施例中，如图3所示，步骤S101之后还包括：
步骤S301：获取预设频率的目标信号。
其中，预设频率可由工作人员自行设置，例如，预设频率为校正带宽中频频率。以图7为例，DPD校正需覆盖的下行频段为2050～2230MHz，上行频段为1920～1980MHz，因此校正带宽需覆盖以2075MHz为中心频率，中频带宽310MHz(2230-1920得到)的频率范围。具体应用场景，以实际频率范围和DPD校正频率宽度确定。
步骤S302：将目标信号与发射采样信号移频处理，得到移频后的发射采样信号。
具体地，发射采样信号为I(t)+i*Q(t)，目标信号为cos(2πft)+i*sin(2πft)，则移频后的发射采样信号为发射采样信号与目标信号相乘，即I′(t)+i*Q′(t)为(I(t)+i*Q(t))·(Cos(2πft)+i*sin(2πft))，其中，f为频率，t为时间。
步骤S303：对移频后的发射采样信号进行数字预失真处理。
在现有技术中，如图6所示，数字预失真(DPD)校正带宽虽然能将下行频段载波邻道和隔道功率抑制-50dBc以上，但在校正带宽外发射底噪会显著抬升，DPD对上行灵敏度的下行底噪没有影响。而在本实施例中，采用步骤S301-步骤S303处理后，如图7所示，DPD校正带宽可覆盖上行频段，并且通过DPD处理，即对非有用信号利用矢量相消的原理，降低干扰信号幅度，使上行频段处由发射信号引入的杂散干扰较低20dB左右，从而降低发射通道底噪、杂散电平；并且还能够极大幅度增加校正带宽，且带宽覆盖频段可灵活配置以覆盖上下行频段。
第二方面，如图4所示，本发明实施例提供了一种无源互调干扰信号处理装置，装置包括：
延时对齐模块140，用于获取发射采样信号；
对消模块170，用于获取接收信号；
延时对齐模块140，还用于将发射采样信号与接收信号进行延时对齐，以使发射采样信号及接收信号的延时相同；
生成模块，还用于对发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；
对消模块170，用于将目标抵消信号叠加在接收信号上，以抵消接收信号中的无源互调分量。
可选地，如图4所示，目标抵消生成模块，还用于将叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述发射采样信号经由非线性变换得到目标抵消信号以及在接收信号上叠加目标抵消信号的步骤，直至叠加后的接收信号满足预设条件为止。
可选地，如图4所示，生成模块包括：
非线性变换模块150，用于对发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号；
滤波器模块160，用于对初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
可选地，待发射信号为经过削峰处理的初始信号，或者经由削峰及经过采样率转换处理的初始信号。
可选地，如图4所示，装置还包括：
移频模块180，用于获取预设频率的目标信号；
移频模块180，还用于将目标信号与待发射信号移频处理，得到移频后的待发射信号；
数字预失真处理模块30，用于对移频后的待发射信号进行数字预失真处理。
关于无源互调干扰信号处理装置的具体限定可以参见上文中对于无源互调干扰信号处理方法的限定，在此不再赘述。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种无源互调干扰信号处理方法，其特征在于，包括：
获取发射采样信号及接收信号；
将所述发射采样信号与所述接收信号进行延时对齐，以使所述发射采样信号及所述接收信号的延时相同；
对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；
将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量。
2.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量之后还包括：
将所述叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述发射采样信号经由非线性变换得到目标抵消信号以及在所述接收信号上叠加目标抵消信号的步骤，直至所述叠加后的接收信号满足预设条件为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的抵消信号包括：
对所述发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号；
对所述初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射采样信号为初始待发射信号经过削峰及采样率转换处理后得到的，且所述发射采样信号与所述接收信号的采样频率相同。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取发射通道内的发射采样信号之后还包括：
获取预设频率的目标信号；
将所述目标信号与所述待发射信号做移频处理，得到移频后的待发射信号；
对所述移频后的待发射信号进行数字预失真处理。
6.一种无源互调干扰信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：
延时对齐模块，用于获取发射采样信号；
对消模块，用于获取接收信号；
所述延时对齐模块，还用于将所述发射采样信号与所述接收信号进行延时对齐，以使所述发射采样信号及所述接收信号的延时相同；
所述生成模块，还用于对所述发射采样信号进行非线性变换，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号；
所述对消模块，用于将所述目标抵消信号叠加在所述接收信号上，以抵消所述接收信号中的无源互调分量。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述目标抵消生成模块，还用于将所述叠加后的接收信号作为新的发射采样信号，并循环执行上述发射采样信号经由非线性变换得到目标抵消信号以及在所述接收信号上叠加目标抵消信号的步骤，直至所述叠加后的接收信号满足预设条件为止。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括：
非线性变换模块，用于对所述发射采样信号进行非线性变换，得到具有非线性分量的初始抵消信号；
滤波器模块，用于对所述初始抵消信号的各非线性分量进行滤波，生成用于抵消无源互调分量的目标抵消信号。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发射采样信号为初始待发射信号经过削峰及采样率转换处理后得到的，且所述发射采样信号与所述接收信号的采样频率相同。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述装置还包括：
移频模块，用于获取预设频率的目标信号；
移频模块，还用于将所述目标信号与所述待发射信号做移频处理，得到移频后的待发射信号；
数字预失真处理模块，用于对所述移频后的发射采样信号进行数字预失真处理。
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