CN216356771U - 5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 - Google Patents
5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216356771U CN216356771U CN202122761301.4U CN202122761301U CN216356771U CN 216356771 U CN216356771 U CN 216356771U CN 202122761301 U CN202122761301 U CN 202122761301U CN 216356771 U CN216356771 U CN 216356771U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- interference
- channel
- signal set
- blind source
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种5G通信信号干扰的处理装置，包括：接收器、乘法器、干扰监控单元和盲源分离单元，其中，接收器的输出端与乘法器和盲源分离单元连接，乘法器的输出端与干扰监控单元连接，干扰监控单元的输出端与盲源分离单元连接；接收器，用于接收多通道传输的混合井下信号集；乘法器，用于基于盲源分离的当前分离矩阵，对混合井下信号集的干扰进行过滤，以获取目标井下信号集；干扰监控单元，用于在到达干扰监控周期时，对目标井下信号集进行干扰监控，获取信噪比；盲源分离单元，用于在信噪比小于预设阈值时，执行盲源分离对当前分离矩阵进行更新。该装置可以过滤掉井下信号中的干扰成分，提高了信号抗干扰处理的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号处理领域，尤其涉及一种5G通信信号干扰的处理装置。
背景技术
煤矿井下巷道复杂，空间狭小，大型机电设备众多，容易对信号产生多因素干扰的叠加。相关技术中所考虑的实际干扰情况较少，无法对煤矿的实际干扰情况进行较为完善和全面的处理，同时，针对不同干扰源将应使用不同的方法处理，多种方法直接叠加整合会使得运算量过大，造成时延过高，影响信号抗干扰处理的速度和效率。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种5G通信信号干扰的处理装置，弥补相关技术中信号抗干扰处理的效率不高的问题。
为达上述目的，本实用新型实施例提出了一种5G通信信号干扰的处理装置，包括：
接收器、乘法器、干扰监控单元和盲源分离单元，其中，接收器的输出端分别与乘法器和盲源分离单元连接，乘法器的输出端与干扰监控单元连接，干扰监控单元的输出端与盲源分离单元连接；
接收器，用于接收多通道传输的混合井下信号集；
乘法器，用于基于盲源分离的当前分离矩阵，对多通道传输的混合井下信号集的干扰进行过滤，以获取目标井下信号集；
干扰监控单元，用于在到达干扰监控周期，则对目标井下信号集进行干扰监控，获取信噪比；
盲源分离单元，用于在信噪比小于预设阈值，则执行盲源分离对当前分离矩阵进行更新。
本实用新型实施例的5G通信信号干扰的处理装置可以通过乘法器，基于盲源分离的当前分离矩阵自适应地过滤掉井下信号中的干扰成分，提高了信号抗干扰处理的效率，同时可以基于盲源分离单元对分离矩阵进行更新，使通过乘法器获取的信号的信噪比始终大于一个特定值。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的5G通信信号干扰的处理装置的示意图；
图2是盲源分离的原理示意图；
图3是基于独立成分分析的盲源分离的算法流程；
图4是本实用新型一个实施例的5G通信信号干扰的处理装置的示意图；
图5是本实用新型一个实施例的5G通信信号干扰的处理装置的示意图；
图6是本实用新型一个实施例的5G通信信号干扰的处理装置的示意图；
图7是包括本实用新型实施例的5G通信信号干扰的处理装置的井下通信设备的框图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面结合附图来描述本实用新型实施例的5G通信信号干扰的处理装置。
图1是本实用新型公开的一个实施例的5G通信信号干扰的处理装置的结构示意图。
如图1所示，本实施例中的5G通信信号干扰的处理装置100，包括：接收器11、乘法器12、干扰监控单元13和盲源分离单元14，其中，接收器11 的输出端分别与乘法器12和盲源分离单元14连接，乘法器12的输出端与干扰监控单元13连接，干扰监控单元13的输出端与盲源分离单元14连接。
接收器11，用于接收多通道传输的混合井下信号集，包括多个接收天线。
接收器11从N个通道获得N个混合井下信号xi(t)，i＝1,2,...,N，组成混合井下信号集，用向量表示为x＝[x1(t),x2(t),...,xN(t)]T，因为所有信号基于相同的时间轴t，所以混合井下信号集的向量可简写为x＝[x1,x2,...,xN]T。
混合井下信号通过无线通信方式进行传输，可选地，可以使用无线电，或是其他的电磁波无线技术，例如光、磁场、电场等。
混合井下信号集中包括井下5G通信信号。
乘法器12，用于基于盲源分离的当前分离矩阵，对多通道传输的混合井下信号集的干扰进行过滤，以获取目标井下信号集。
盲源分离是在既不知道源信号的分布，也不知道源信号混合模型的情况下，利用源信号的混合信号来恢复或提取独立源信号的技术。图2是盲源分离的原理示意图，如图2所示，M个独立源信号通过混合矩阵A后混合为N个混合信号，A是N×M的混合矩阵，当源信号向量s＝[s1,s2,...,sM]T，混合信号向量 x＝[x1,x2,...,xN]T时，x＝As。在本实用新型实施例中，混合信号为接收到的混合井下信号集。
盲源分离的目标是利用混合信号向量x来恢复源信号向量s，即s≈y＝Wx，在本实用新型实施例中，即为利用混合井下信号集来得到目标井下信号集，将得到的目标井下信号集视为源信号集。由于源信号向量和混合矩阵A都是未知的，所以求解分离矩阵W被称为盲源分离。
由于进行实时盲源分离会导致系统产生过大时延，本实用新型实施例中基于盲源分离得到分离矩阵，将多通道传输的混合井下信号集与当前分离矩阵做乘法，获取目标井下信号集，兼顾了干扰抑制能力和低时延特性。
可选地，盲源分离可以采用独立成分分析算法，实现独立成分分析需要满足三个条件：源信号是相互统计独立的，源信号满足非高斯分布，混合矩阵是列满秩的。对于煤矿井下5G通信信号和干扰信号而言，前两个条件是天然满足的，第三个条件要求观测通道个数不低于源信号个数，即N≥M，可借助采样分集技术，算法流程如图3所示。
第一步，对接收到的混合信号进行白化预处理，使数据“去相关”，以促进算法的快速收敛。白化性指的是向量的协方差矩阵是单位矩阵，一般利用协方差矩阵的特征值分解来实现。
第二步，选择初始分离点W0，进行初始输出y0＝W0x。
第三步，通过迭代更新规则，更新分离矩阵Wn+1＝Wn+μ(I+f(x)xH)Wn，其中μ为学习因子，I为单位阵，f(x)为激活函数，可选择f(x)＝-|x|3sgn(x)。
第四步，判断W是否收敛，即判断|(Wn+1)HWn|是否接近1，如果不收敛，n＝n+1，返回第三步，如果收敛，输出分离矩阵W。
干扰监控单元13，用于在到达干扰监控周期，则对目标井下信号集进行干扰监控，获取信噪比。
设置一个固定时长作为信号的干扰监控周期，每隔一个干扰监控周期，干扰监控单元13采集此刻输出的目标井下信号集，对目标井下信号集进行干扰监控，获取信噪比。
信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。本实用新型实施例中，信号指的是输出的目标井下信号集，噪声指的是混合井下信号集中并不存在的无规则的额外信号，并且噪声并不随混合井下信号集的变化而变化。
一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，信号质量越高；信噪比越小，说明混在信号里的噪声越大，信号质量越低。
在本实用新型实施例的实现中，干扰监控周期需大于干扰监控的处理时长和盲源分离的处理时长的和值。因为当监测到目标井下信号集的信号质量不满足需求时，需进行盲源分离对分离矩阵进行更新，更新完成后，才会继续输出目标井下信号集。若干扰监控周期小于干扰监控的处理时长和盲源分离的处理时长的和值，可能出现当进行干扰监控时，系统正在对分离矩阵进行更新，无法获取信号正确的信噪比。
干扰监控周期可根据信噪比的时间变化规律而决定，对一段时间内的目标井下信号集的信噪比进行实时监控，观察经过多长时间，目标井下信号集的信噪比会从最高值下降到所能接受的最低值，将这个时长作为干扰监控周期。可选地，为了保证目标井下信号集的信号质量始终保持在较好状态，可缩短干扰监控周期的时长，并保证干扰监控周期大于干扰监控的处理时长和盲源分离的处理时长的和值。
盲源分离单元14，用于在信噪比小于预设阈值，则执行盲源分离对当前分离矩阵进行更新。
设置所能接受的最低信号质量所对应的信号的信噪比为信噪比的阈值，当干扰监控获取的信噪比小于预设阈值时，证明目标井下信号集的信号质量达到所能接受的最低信号质量。
响应于信噪比小于预设阈值，盲源分离单元14接收多通道传输的混合井下信号集，执行盲源分离获取新的分离矩阵，对当前分离矩阵进行更新。在更新完成后将多通道传输的混合井下信号集与更新后的分离矩阵做乘法，继续获取目标井下信号集，并在到达干扰监控周期时对目标井下信号集进行干扰监控。响应于某次干扰监控获得的信号信噪比小于预设阈值，则再次执行盲源分离对当前分离矩阵进行更新，并返回执行接收多通道传输的混合井下信号集及后续操作。
综上所述，本实用新型实施例提出的5G通信信号干扰的处理装置可以通过乘法器，基于盲源分离的当前分离矩阵自适应地过滤掉井下信号中的干扰成分，提高了信号抗干扰处理的效率，同时可以基于盲源分离单元对分离矩阵进行更新，使通过乘法器获取的信号的信噪比始终大于一个特定值。
在一些实施例中，如图4所示，该5G通信信号干扰的处理装置还包括：信道估计器15、信道补偿器16、信道均衡器17和信号判决器18，其中，信道估计器15的输入端与乘法器12的输出端连接，且信道估计器15、信道补偿器16、信道均衡器17和信号判决器18依次连接。
信道估计器15，用于对目标井下信号集进行信道估计，并传输至信道补偿器16。
无线通信系统的性能很大程度上受到无线信道的影响，如阴影衰落和频率选择性衰落等等，并且无线信道并不像有线信道一样固定并可预见，而是具有很大的随机性，所以需要对信道进行估计，从而为后续的信号处理提供所需的信道信息。
信道估计，就是从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程，是信道对输入信号影响的一种数学表示。在本实用新型实施例中，接收数据为目标井下信号集，对目标井下信号集进行信道估计，得到信道参数，并将目标井下信号集传输至信道补偿器16。
信道补偿器16，用于对估计后的目标井下信号集进行补偿，并传输至信道均衡器17。
信道补偿器16基于信道估计器15得到的信道参数，对目标井下信号集进行信道补偿，即通过技术手段补强信号，并将补偿后的目标井下信号集传输至信道均衡器17。通过信道补偿，可以加强信息传输的质量，避免信息丢包，保障正常信息传输。
信道均衡器17，用于对补偿后的目标井下信号集进行信道均衡处理，生成均衡井下信号集，并传输至信号判决器18。
信道均衡是指为了提高衰落信道中的通信系统的传输性能而采取的一种抗衰落措施。它主要是为了消除或者是减弱宽带通信时的多径时延带来的码间串扰问题。
信道均衡器17对经过信道补偿的目标井下信号集进行信道均衡处理，可选地，对信道或整个传输系统特性进行补偿，生成均衡井下信号集，并传输至信号判决器18。
信号判决器18，用于对均衡井下信号集进行信号判决。
在信号的传输过程中有各种干扰，如噪声和码间串扰等，经过信号干扰的处理后，仍然可能产生误差，使得到的信号值与实际值不相同。
当接收的信号为矩形脉冲波时，对信号进行抽样，得到在不同的时刻的一些离散的值，如在第一个时刻抽样得到的是0.9，进行信号判决，可以发现此时的值很接近1，因此，此时的信号的值就当成1。相应地，对其他时刻的信号值进行信号判决，判断此处原来的值到底是0还是1。
综上所述，本实用新型实施例提出的5G通信信号干扰的处理装置对目标井下信号集进行信号处理，进一步提高了信号的抗干扰能力，提高了信号的信号质量。
在一些实施例中，如图5所示，该5G通信信号干扰的处理装置还包括：计时器19，计时器19与干扰监控单元13连接。
计时器19，用于对干扰监控周期进行计时，在到达干扰监控周期向干扰监控单元13发送开启指令。
可选地，计时器19根据干扰监控周期的时长进行倒计时，在计时器归零时，向干扰监控单元13发送开启指令，并将计时器的时间重置，再次根据干扰周期的时长进行倒计时，在计时器归零后发送开启指令，重新倒计时，循环往复。
可选地，计时器19从零开始计时，在到达干扰监控周期的时长时，向干扰监控单元13发送开启指令，并将计时器的时间归零，再次从零开始计时，在计时器到达干扰监控周期时长后发送开启指令，重新归零计时，循环往复。
综上所述，本实用新型实施例提出的5G通信信号干扰的处理装置通过计时器控制干扰监控单元的运行，使干扰监控单元可以按照干扰监控周期对目标井下信号集进行监控。
在一些实施例中，如图6所示，该5G通信信号干扰的处理装置还包括：存储器10，存储器10与盲源分离单元14连接。
存储器10，用于存储每次更新后的分离矩阵。
当监控到目标井下信号集的信噪比小于预设阈值，盲源分离单元14执行盲源分离对当前分离矩阵进行更新，并将更新后的分离矩阵存储在存储器10 中，乘法器12可在存储器10中提取更新后的分离矩阵，基于当前分离矩阵对混合井下信号集的干扰进行过滤。
综上所述，本实用新型实施例提出的5G通信信号干扰的处理装置将基于盲源分离的当前分离矩阵存储在存储器中，便于对分离矩阵进行提取和更新。
图7是本实用新型公开的一个实施例的井下通信设备的结构示意图。
如图7所示，本实施例中的井下通信设备，包括上述的5G通信信号干扰的处理装置
可选地，井下通信设备为井下网络设备
可选地，井下通信设备为井下作业设备。
本实用新型实施例提出的井下通信设备可以通过乘法器，基于盲源分离的当前分离矩阵自适应地过滤掉井下信号中的干扰成分，提高了信号抗干扰处理的效率，同时可以基于盲源分离单元对分离矩阵进行更新，使通过乘法器获取的信号的信噪比始终大于一个特定值。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种5G通信信号干扰的处理装置，其特征在于，包括：
接收器、乘法器、干扰监控单元和盲源分离单元，其中，所述接收器的输出端分别与所述乘法器和所述盲源分离单元连接，所述乘法器的输出端与所述干扰监控单元连接，所述干扰监控单元的输出端与所述盲源分离单元连接；
所述接收器，用于接收多通道传输的混合井下信号集；
所述乘法器，用于基于盲源分离的当前分离矩阵，对所述多通道传输的混合井下信号集的干扰进行过滤，以获取目标井下信号集；
所述干扰监控单元，用于在到达干扰监控周期，则对所述目标井下信号集进行干扰监控，获取信噪比；
所述盲源分离单元，用于在所述信噪比小于预设阈值，则执行盲源分离对所述当前分离矩阵进行更新。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
信道估计器、信道补偿器、信道均衡器和信号判决器，其中，所述信道估计器的输入端与所述乘法器的输出端连接，且所述信道估计器、所述信道补偿器、所述信道均衡器和所述信号判决器依次连接；
所述信道估计器，用于对所述目标井下信号集进行信道估计，并传输至所述信道补偿器；
所述信道补偿器，用于对估计后的所述目标井下信号集进行补偿，并传输至所述信道均衡器；
所述信道均衡器，用于对补偿后的所述目标井下信号集进行信道均衡处理，生成均衡井下信号集，并传输至所述信号判决器；
所述信号判决器，用于对所述均衡井下信号集进行信号判决。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
计时器，所述计时器与所述干扰监控单元连接；
所述计时器，用于对所述干扰监控周期进行计时，在到达所述干扰监控周期向所述干扰监控单元发送开启指令。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
存储器，所述存储器与所述盲源分离单元连接；
所述存储器，用于存储每次更新后的所述分离矩阵。
5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器包括多个接收天线。
6.一种井下通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的5G通信信号干扰的处理装置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述井下通信设备为井下网络设备。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述井下通信设备为井下作业设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122761301.4U CN216356771U (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122761301.4U CN216356771U (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216356771U true CN216356771U (zh) | 2022-04-19 |
Family
ID=81148266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122761301.4U Active CN216356771U (zh) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | 5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216356771U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023082597A1 (zh) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 5g通信信号干扰的处理方法和装置 |
-
2021
- 2021-11-11 CN CN202122761301.4U patent/CN216356771U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023082597A1 (zh) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 5g通信信号干扰的处理方法和装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI485998B (zh) | 用於頻道選擇及干擾抑制之系統 | |
| JP4043238B2 (ja) | 符号間干渉があるチャンネルに対する時間反転ブロック送信ダイバーシティシステム及び方法 | |
| CN100496031C (zh) | 接收机、发送机和无线通信系统及信道估计方法 | |
| CN102415002B (zh) | 用于来自稀疏反馈数据的信道状态信息重构的方法 | |
| CN104702390B (zh) | 分布式压缩感知信道估计中的导频分配方法 | |
| JP6858237B2 (ja) | スパース順序付け反復群マルチアンテナチャネル推定 | |
| US6804312B1 (en) | Methods and systems for spatial processing | |
| JPH06197032A (ja) | 適応型等化器 | |
| JP5303215B2 (ja) | 干渉プラス雑音のレベルを推定するための方法および装置、ならびにコンピュータプログラム | |
| TW201249129A (en) | Model-based channel estimator for correlated fading channels and channel estimation method thereof | |
| KR100975313B1 (ko) | 다중 입출력 무선통신 시스템에서 다변 다항식을 이용한신호검출 장치 및 방법 | |
| CN216356771U (zh) | 5g通信信号干扰的处理装置及井下通信设备 | |
| JP2008199602A (ja) | 入力ノイズ白色化フィルタの適応動作によって受信信号をフィルタする装置および関連方法 | |
| CN102594739B (zh) | 信道估计方法、导频信息选择方法、用户设备和基站 | |
| JP7180514B2 (ja) | 無線通信システム、無線通信方法、送信局装置および受信局装置 | |
| WO2015108145A1 (ja) | 基地局、ユーザ装置、干渉低減制御情報通知方法、及び干渉低減方法 | |
| US9531461B2 (en) | Method of grouping transmitter-receiver pairs for communicating over a communications network | |
| CN115378769A (zh) | 数据传输方法、装置、通信设备及存储介质 | |
| CN113228528B (zh) | 预编码设置 | |
| US20210058275A1 (en) | Method for estimating the channel between a transceiver and a mobile communicating object | |
| CN103368702B (zh) | 无线局域网分布式干扰对齐中的流数自适应方法 | |
| ATE536673T1 (de) | Iteratives empfangsverfahren für ein mimo-system und entsprechender empfänger und computerprogramm | |
| EP4402866A1 (en) | Improved pilot assisted radio propagation channel estimation based on machine learning | |
| WO2013139188A1 (zh) | 一种信道反馈方法和用户设备及基站 | |
| JPWO2006092830A1 (ja) | 受信装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |