行射频自干扰消除。天线模块24可以包括发射端天线和接收端天 线，对自干扰信号进行消极自干扰消除。射频发射通道22包括射频发射通道包括低通滤波 器、IQ混频器、电压增益放大器以及功率放大器等，射频接收通道27包括有带通滤波器、低 噪声放大器、IQ混频器、低通滤波器以及电压增益放大器等。
[0030] 信号谱分析单元3包括谱估计模型建立模块31和谱分析模块32,其中谱估计模型 建立模块31的输入与合路器26相连，输出与谱分析模块31的输入相连，用于建立谱估计 模型、提取和分析信号的二阶统计量信息。
[0031] 自适应自干扰重构单元4包括干扰重构滤波器41和自适应调整模块42。干扰重 构滤波器41的输入和谱分析模块32及基带发送处理单元1相连，输出与加法器5和自适 应调整模块42相连。自适应自干扰重构单元4用于对信号进行重构、并自适应调整重构结 构。加法器5用于进行数字自干扰消除运算。
[0032] 应用上述装置的一种基于谱估计的全双工自干扰消除方法一种基于谱估计的全 双工自干扰消除方法，它包括如下步骤：
[0033] 1、基带发送信号处理单元1对待发送的信号进行信道编码、信源编码，数字调制， 数字上变频等流程的处理后，得到数字发送信号s(n)。数字发送信号s(n)分别送往射频 自干扰消除单元2、信号谱分析单元3和自适应自干扰重构单元4。数字发送信号s(n)经 过射频自干扰消除单元2的数模转换器DAC21进行模数转换后再传送至射频发射通道22， 变成射频发送信号s (t)，并经由分路器23分成两路分别送入天线模块24和相位调节模块 25〇
[0034] 2、天线模块24和相位调节模块25对射频发送信号s (t)进行处理后，通过合路器 26输出射频接收信号r(t)。
[0035] 天线模块24对射频发送信号s(t)的处理，是为避免自干扰信号功率过大造成接 收机饱和，而采取的消极自干扰消除。消极自干扰消除的目标是通过使用天线设计减少全 双工节点上发射与接收天线间的电磁耦合，从而降低自干扰信号功率。具体的，可以采用天 线分离、方向分离或偏振去耦等方法等进行消极自干扰消除。
[0036] 相位调节模块25对射频发送信号s(t)的处理，是指考虑到ADC28分辨率的限制， 避免自干扰信号功率过大造成有用信号无法准确转换，而采取的射频自干扰消除手段。
[0037] 进一步，射频自干扰消除，其典型结构为，将射频发送信号s (t)经过分路器23后， 产生两路完全相同的射频发送信号s (t)，一路输入至天线模块24后，从天线模块24输出射 频接收信号A (t);-路经过相位调节模块25进行调幅和调相，再对信号s(t)进行反相处 理，使得处理后的信号Sl(t)和射频接收信号^^丨）的载波相差波长一半的奇数倍，这时两 信号的相位相差:f，其中A为发射信号的无线电波波长。最后将81(0通过合路器26,和 来自天线模块24的接收信号ri (t)进行合路，输出射频接收信号r (t)，即实现射频自干扰 消除。
[0038] 目前射频接收机中使用的噪声消除芯片QHx220可用于实现射频自干扰消除。
[0039] 3、将射频接收信号r (t)传送至射频接收通道27后，一路输入至ADC28进行模数 转换，得到数字接收信号r (n);-路输入至信号谱分析单元3,信号谱分析单元3根据射频 接收信号r(t)和数字发送信号s(n)，产生权值向量H。
[0040] 信号谱分析单元3对射频接收信号r(t)和数字发送信号s(n)进行处理，具体方 法为：
[0041] (1)谱估计模型建立模块31首先建立合适的信号谱估计模型。
[0042] 对自干扰信号进行重构的过程，不仅需要幅频重构，还需要一个相位恢复的过程， 以补偿整个系统引起的相位误差，克服载波频率偏移带来的相位抖动。信号的二阶统计量 信息，如相关函数和功率谱中，并不包含对自干扰信号进行重构所需的相位信息，可以对射 频接收信号r(t)以一定的采样率进行超采样，使得采样后的信号为离散时间循环平稳过 程，具有循环平稳特性：
[0043] /.(/) ，其中r (nTs)为采样后的循环平稳信号，n为整数，表示离散的采样 时刻，Ts为采样率。
[0044] 循环平稳信号r(nTs)的二阶循环统计量（如循环自相关函数、谱相关密度）中 保留了平稳信号二阶统计量中所没有的相位特性，从而可以用于对自干扰信号进行相位恢 复。
[0045] r(nTs)的循环自相关函数可估计为：
[0046]
【主权项】
1. 一种基于谱估计的全双工自干扰消除方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 对待发送信号进行处理后得到数字发送信号s(n)，将数字发送信号s(n)分成至少 三个支路信号，其中一支路进行数模转换生成射频发送信号s(t)，处理后输出射频接收信 号r(t); 2) 将射频接收信号r(t)分成两支路，对其中一支路与数字发送信号s(n)的另一支路 进行谱估计分析产生权值向量H，另一支路进行模数转换得到数字接收信号r(n); 3) 对数字发送信号s(n)的又一支路进行该权值向量H控制和调整的滤波重构得到数 字干扰重构信号 4) 将数字接收信号r(n)与数字干扰重构信号》(《)进行数字自干扰消除，得到数字自 干扰消除后的有用信号x(n); 5) 对有用信号x(n)进行数字自干扰消除性能评估，实时的调整和修改权值向量H，达 到系统所需的最佳输出信号要求。
2. 根据权利要求1所述的基于谱估计的全双工自干扰消除方法，其特征在于：步骤1) 中，将所述射频发送信号s(t)分为两路，其中一路进行消极自干扰消除并输出信号1^(〇 ; 另一路进行调幅、调相及反相处理得到信号Sl (t)，将信号ri (t)和信号Sl (t)合路输出所述 射频接收信号r(t);其中所述信号Sl(t)和信号ri(t)的载波相差波长一半的奇数倍，相位 相差其中A为所述待发送信号的无线电波波长。
3. 根据权利要求1所述的基于谱估计的全双工自干扰消除方法，其特征在于：步骤2) 中，所述谱估计分析过程为：建立信号谱估计模型，对所述射频接收信号r(t)进行超采样 使采样后的信号具有离散时间循环平稳特性，估计所述射频接收信号r(t)和所述数字发 送信号s(n)的二阶统计量信息，根据所述二阶统计量信息计算所述权值向量H;其中所述 权值向量H包括幅度系数值A、时延系数值t和相位系数值0。
4. 根据权利要求3所述的基于谱估计的全双工自干扰消除方法，其特征在于：所述二 阶统计量信息包括所述射频接收信号r(t)的谱相关密度#(./V)、所述数字发送信号s (n) 的功率谱密度Ss(jw)以及噪声的功率谱密度Sw(jw)。
5. -种基于谱估计的全双工自干扰消除装置，其特征在于包括：基带发送处理单元、 射频自干扰消除单元、信号谱分析单元、自适应自干扰重构单元、加法器及基带接收处理单 元；基带发送处理单元的输出分别连接射频自干扰消除单元、信号谱分析单元及自适应自 干扰重构单元；信号谱分析单元的输入连接射频自干扰消除单元，输出连接自适应自干扰 重构单元；加法器的输入连接射频自干扰消除单元及自适应自干扰重构单元，输出连接自 适应自干扰重构单元及基带接收处理单元； 所述射频自干扰消除单元用于消极自干扰消除及射频自干扰消除；所述信号谱分析单 元用于建立谱估计模型、提取和分析信号的二阶统计量信息；所述自适应自干扰重构单元 用于对信号进行重构、并自适应调整重构结构；所述加法器用于进行数字自干扰消除运算。
6. 根据权利要求5所述的基于谱估计的全双工自干扰消除装置，其特征在于：所述射 频自干扰消除单元包括数模转换器（DAC)、分路器、天线模块、相位调节模块、合路器及模 数转换器（ADC);数模转换器的输入连接所述基带发送处理单元，输出连接分路器，天线模 块及相位调节模块连接于分路器和合路器之间，模数转换器连接于合路器和所述加法器之 间。
7. 根据权利要求6所述的基于谱估计的全双工自干扰消除装置，其特征在于：所述信 号谱分析单元包括谱估计模型建立模块和谱分析模块，其中谱估计模型建立模块的输入连 接所述合路器，输出连接谱分析模块。
8. 根据权利要求5所述的基于谱估计的全双工自干扰消除装置，其特征在于：所述自 适应自干扰重构单元包括干扰重构滤波器和自适应调整模块；其中干扰重构滤波器的输入 连接所述信号谱分析单元及所述基带发送处理单元，输出连接所述加法器和自适应调整模 块。
【专利摘要】本发明公开了一种基于谱估计的全双工自干扰消除方法和装置，通过对自干扰信号进行消极自干扰消除和射频自干扰消除后，在数字域建立自干扰信号的谱估计模型，并对自干扰信号和数字发送信号进行谱分析，得到信号的谱相关密度和功率谱密度等二阶统计量信息，利用该二阶统计量信息对自干扰信号进行重构和消除，最后通过自适应调整减小估计误差。本发明还提供了本发明专利通过谱估计和自适应调整，能有效的消除数字自干扰，提升数字自干扰消除的性能，并且具有更好的收敛性和更小的计算复杂度。
【IPC分类】H04B1-525, H04L5-14
【公开号】CN104617981
【申请号】CN201510025358
【发明人】黄联芬, 孙凌云, 李钰洁, 赵彩丹, 高志斌
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月19日