示意性示出回波消除单元的方框图；
[0024]图4是根据本发明的实施例示出卫星通信系统中的下行(outbound)信号和上行(inbound)信号的频谱的图形；
[0025]图5是根据本发明的另一个实施例示意性示出卫星通信系统的方框图；以及
[0026]图6是根据本发明的实施例示意性示出用于回波消除的中频(IF)信号的图示。
【具体实施方式】
[0027]综述
[0028]在一些通信系统中，发射信号的副本可对信号接收造成干扰。例如，考虑一种接收来自卫星的接收信号并将发射信号发射到卫星的卫星通信收发器。在一些场景中，通过卫星重发的发射信号的延迟副本，可通过终端接收并干扰接收。换言之，接收信号可包括期望信号加发射信号的不期望延迟副本。该类型的不期望副本有时称为“回波”。例如，当卫星链路的两个方向都复用相同的频带时，可出现此种场景。类似的场景在其它类型的通信系统中也可出现。
[0029]这里描述的本发明的实施例提供用于减轻此种上述回波干扰的改良的方法和系统。所公开的技术可用于各种类型的卫星通信收发器中，诸如用于中枢站或用户站中。虽然这里描述的实施例主要是指卫星通信，但是公开的回波消除技术同样可适用于其它种类的使用中继器的通信系统。因此，这里所用的是广义上讲的术语“中继器”，且包括卫星以及其它种类的中继器，诸如机载(air-borne)中继器或地面中继器。
[0030]在一些公开的实施例中，卫星通信收发器生成发射信号的本地拷贝，并使本地拷贝和作为部分的接收信号而被接收的发射信号的不期望副本相匹配。匹配信号可包括增益、相位、频率和/或定时的匹配，通常跨过整个信号带宽。匹配后，收发器从接收信号中减去本地拷贝，从而消除由发射信号的副本造成的干扰。
[0031]在这里描述的实施例中，收发器通过调节接收信号的增益、相位、频率和/或延迟使本地拷贝和发射信号的延迟副本相匹配。本地拷贝的增益、相位、频率和延迟保持非自适应。
[0032]调节接收信号而不是发射信号的本地拷贝提供了若干重要的性能和实施优点。例如，执行信号匹配和消除的数字电路能以低采样率运行，例如，以期望接收信号的每个符号一个或两个样本来运行。当接收信号和发射信号具有大致一样的带宽时，均衡和定时估算可以低速率执行，例如，每符号一个样本，并使用少的滤波器抽头(filter tap)执行。
[0033]此外，由于接收信号的期望部分和发射信号的不期望副本经过一些常见的符号间干扰(ISI)源(例如，卫星输入和输出复用器)，所以回波消除操作也补偿该常见的ISI。因此，排除或至少显著地简化期望信号的附加均衡。
[0034]系统说明
[0035]图1是根据本发明的实施例示意性示出卫星通信系统20的方框图。系统20包括经由卫星32与一个或多个卫星通信(SATCOM)终端28通信的中枢站24。终端28也被称为收发器(发射器-接收器)，且这两个术语在本文可互换使用。为了清晰起见，图1仅示出单个终端。图1的说明是指在用户侧终端或站中的回波消除。然而，这种选择仅仅是举例说明。在替代实施例中，所公开的技术能够用于中枢站24或任何其它合适类型的收发器中的回波消除。
[0036]系统20可根据任何合适的通信标准或协议来操作，诸如根据各种数字视频广播(DVB)协议来操作。虽然这里描述的实施例主要是指卫星通信，但是所公开的技术也可用于各种地面通信系统。
[0037]在本示例中，从终端28到中枢站24的通信方向被称为上行，而从中枢站到终端的通信方向被称为下行。然而，使用该术语仅仅是为了清晰起见。还可使用任何其它合适的术语，例如，前向-反向或上行链路-下行链路。
[0038]因此，在上行方向上，终端28朝向卫星32发射上行信号，且卫星将该上行信号重发到中枢站24。在下行方向上，中枢站24将下行信号发射到卫星32，且卫星将该下行信号重发到终端28。在两个方向上，通过卫星的重发可涉及或可不涉及频率的改变。
[0039]在一些实际的场景中，在终端28处接收的信号包括期望信号(下行信号)和不期望信号(由卫星32朝向中枢站24重发但也由终端28接收的上行信号的延迟副本)。不期望信号也被称为“回波”。当上行信号和下行信号共享相同的频带(即，占据重叠频谱)时，和/或当卫星发射波瓣是宽波瓣或全方向波瓣时，因回波所致的干扰尤为严重。
[0040]在一些实施例中，终端28执行消除上述干扰的回波消除过程。下面详细说明该过程。在本示例中，终端28包括前端40和调制解调器44。前端40从射频(RF)向基带或向中频(IF)下变频接收信号，且从基带或从IF向RF上变频发射信号。调制解调器44执行终端的各种信号处理功能，尤其是回波消除。
[0041]如上面提到，虽然图1的实施例是指终端28中的回波消除，但是所公开的技术可用于其它合适的通信设备，例如用于中枢站24的调制解调器。下面在图5中示出使用所公开的技术在中枢站侧回波消除的示例。此外，所公开的技术不限于卫星通信并且还可用于各种其它应用，例如用于使用中继器的通信系统。
[0042]通过调节接收信号的回波消除
[0043]如上面提到的，在终端28处接收的信号包括期望信号(下行信号)和不期望信号(由卫星32重发的上行信号的延迟副本)。在一些实施例中，调制解调器44通过调节接收信号的幅度(或增益)、相位、频率和/或定时(或延迟)，且然后从调节的接收信号中减去发射信号的本地拷贝来消除由不期望信号造成的干扰。
[0044]图2是根据本发明的实施例示意性示出在系统20中用于回波消除的方法的流程图。在发射步骤50处，该方法以终端28向卫星32发射上行信号开始。卫星将上行信号重发至中枢站24。在接收步骤54处，终端28接收来自卫星的接收信号。该接收信号包括期望信号(下行信号)和不期望信号(由卫星重发的发射上行信号的副本)。
[0045]在本地拷贝生成步骤58处，终端28生成上行(发射)信号的延迟的本地拷贝。终端通常例如通过延迟从其中产生上行信号的数字样本的流而数字化地生成本地拷贝。应用于本地拷贝的延迟类似于在终端28和卫星32之间的往返延迟，加上处理延迟的量级。该延迟旨在接近在发射的上行信号和从卫星32接收的上行信号的不期望副本之间的延迟(在终端28处观察到的)。
[0046]在信号匹配步骤62处，终端28在延迟的本地拷贝和上行信号的不期望副本之间执行相干匹配。为了匹配所述两个信号，通常是数字化地，终端调节接收的下行信号的幅度、相位、频率和/或定时。匹配过程试图相干地匹配上行信号的延迟的本地拷贝的各个参数(幅度、相位、频率和/或定时)。
[0047]在减法步骤66处，终端之后从匹配的接收信号中减去本地拷贝。相减通常通过减去相应的数字样本流而在调制解调器44中数字化地实施。术语“相减”是指任何合适的相干相减的实施，例如，反相求和。该相减结果包括干扰减少的接收信号，其中以期望下行信号为主，并抑制上行信号的不期望副本。在解码步骤70处，终端28解码产生的干扰减少的接收信号。
[0048]图3是根据本发明的实施例示意性示出执行图2的方法的回波消除单元80的方框图。单元80例如可作为终端28的调制解调器44的一部分被执行。
[0049]单元80接收两种输入一一表示为X的接收信号，以及表示为的发射信号的本地拷贝。接收信号X包括期望信号(表示为V远)、发射信号的延迟副本(表示为Vffi )和噪声项(表示为η)的和。下面的说明以应用于接收信号(在图3的上部)的处理开始。下面进一步描述应用于refffi (在附图的下部)的处理。在附图中可以看出，处理refffi的底部路径为非自适应的，而在上部路径中幅度、相位、频率和/或定时的调节仅应用于接收信号。
[0050]在附图中使用实线示出信号路径，并使用虚线示出控制路径。使用粗实线示出其采样率源于期望信号的信号路径，并使用细实线示出其采样率源于发射信号的副本ref
的信号路径。
[0051]接收信号X的处理路径以模数转换器(ADC)92开始，该模数转换器以合适的采样率对接收信号采样(数字化)。速率重采样器(rate resampler) 96修改由ADC产生的数字信号的采样率。例如，使用一个或多个半带滤波器(HBF)插值器、HBF抽取器或相邻信道去除滤波器连接线性或者三次重采样器，可实施重采样器96。
[0052]重采样器96的输出处的采样率是D.X.spsF，其中D表示可选地跟随重采样器96的匹配滤波器104的抽取率，X表示可编程数，以及spsF表示期望(“远”)信号的每个符号的样本数目。根据ADC采样率且根据D.Χ.spsF，重采样器96可抽取或插入接收信号(即，减少或增加信号采样率)。
[0053]在重采样器96没有连接匹配滤波器104的实施例中，则D = I且重采样器96的输出处的采样率是X.spsF。在通常的实施例中，spsF = 2。在重采样器96连接匹配滤波器104的实施例中，如果匹配滤波器没有修改采样率，则重采样器96的输出处的采样率是X.spsF，或如果匹配滤波器执行抽取，则是D.X.spsF。
[0054]时间重采样器100重采样信号(通常不改变采样率)，以便应用精定时偏移，从而对准Via (发射信号的不期望副本)和Vjg (期望信号)的定时。
[0055]当X.spsF等于IspsF时，匹配滤波器104通常包含于单元80中。在这种情况下，为了在没有混叠的情况下抽取到IspsF，信号应首先通过匹配滤波器进行滤波。使用匹配滤波器104的一个优点是能够以IspsF的相对低的速率执行随后的回波消除功能，并且特别是能够以IspsF的相对低的速率执行均衡。
[0056]匹配滤波器104的输出处(或如果省去匹配滤波器，则在重采样器100的输出处)的信号表示为xl。使用旋转器(混频器)106旋转(频移)信号以产生