一种基于信道估计的巷道回波抵消方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及巷道无线通信领域，尤其是设及巷道无线通信中关于回波信号的消除 方法。
【背景技术】
[0002] 本发明提供了一种基于信道估计的巷道回波抵消方法，主要解决巷道运个特殊环 境中通信回波干扰问题。在同频直放站中，施主天线从空中接收的信号时，将不可避免的同 时接收一些同频的干扰信号。运些干扰信号主要来自于重发天线的覆盖信号，在天线隔离 度不够的情况下，运些覆盖信号反馈到施主天线端而造成干扰乃至形成自激。发生自激后， 信号波形质量变差，严重影响通话质量，并产生掉话现象。此外，受到巷道矿井壁等的反射 作用，对信号形成多径干扰，运些与基站信号同频率的干扰是无法通过常规的无源射频滤 波器在频域上进行解决。如果仅通过物理隔离来防止自激，很难使隔离度达到要求，被迫W 牺牲直放站的增益和发射功率为代价来避免自激的出现，会增加工程难度和成本。
[0003] 传统的回波干扰消除技术主要是通过自适应滤波器解决运一问题。现有回波干扰 消除方案中，权值参数更新模块根据误差信号e。（误差信号e。是由接收信号减去估计回波 信号得到的）和经过一定延时的转发信号实时的更新内部的滤波器参数，直至内部滤波器 的权值参数《。逼近于回波信道的参数，算法则收敛。然而根据误差信号和一定时延的转 发信号来估计信道参数误差较大，尤其是在巷道运个特殊的信道环境中。而多波模理论则 能够解决此问题，由于多波模在传播中所起的作用近似于多径传播，所W根据多波模理论 所建立的信道模型能够更加准确的表述巷道信道特性，相应的回波抵消也更为准确。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种方法简便、能提高信号波形 质量、避免信号受干扰的基于信道估计的巷道回波抵消方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种基于信道估计的巷道回波抵消方法，包括W下步骤：
[0007] 1)对待发送信号进行处理得到数字发送信号S(n)，将数字发送信号S(n)分成两 个支路信号；
[0008] 2)对数字发送信号S(n)的一个支路进行数模转换生成射频发送信号S(t)，射频 发送信号S(t)经过分路器分成两路，一路经发送模块送入巷道无线传输回波信道，经过接 收模块得到回波信号ri(t)，另一路根据回波信道估计法进行反相、衰落、延时后，得到第一 级回波估计信号Si(t);
[0009] 扣回波信号ri(t)与第一级回波估计信号Si(t)经过合路器合并为一路信号 r(t)，即经过第一级回波消除后的信号；
[0010] 4)射频接收通路将接收到的信号r(t)分成两路，一路与射频发送信号S(t)进行 回波信道的估计得到回波信道增益h，另一路经模数转换成数字接收信号r(n);
[0011] 5)数字发送信号S(n)的另一个支路进行回波信道增益h的控制和调整滤波参数， 自适应的得到重构信号，回波干扰重构后的信号为_ ^0). 阳〇1引6)将数字接收信号r(n)与数字回波干扰重构信号进行数字回波干扰消除， 得到数字回波消除后的残余信号x(n);
[001引 7)对残余信号X(n)进行性能评估，信号越小说明回波消除的越彻底，并实时调整 和修改信道参数h，达到所需的最佳输出信号要求。
[0014] 2.根据权利要求1所述的基于信道估计的巷道回波抵消方法，其特征在于：所述 步骤4)中回波信道的估计过程为：根据对多波模型理论和电磁波传播的研究，在隧道中发 射天线L和接收天线Ry之间的信道增益为：
[0016] 其中粗糖系数为：
[0017]
阳〇1引其中Gtx和GKx是发射天线Tx和接收天线Rx的增益；m和n表示波模式的顺序； 马：：6^是接收天线中波模式（111，11)的场分布；(；。,^是发射天线中〇11，11)波模式的强度；曰。。 是（m，n)波模式的衰减系数而0m。是相位系数，由频率f，相对介电常数（eh，ey，e。）和电 导率(。4,。"。a)决定；ZtxRx是发射天线Tx至Ij接收天线Rx的距离；心与而是沿Z的 衰减；根据估计出的巷道信道增益信息，得到重构后的信号： 阳019] y = hTxRxS(t)
[0020] 将重构后的信号进行模数转换，即得到重构后的数字信号_ ，经过第一级回 波消除后的信号Ht)经模数转换得到数字接收信号r(n)，则经过相减抵消后的残余信号X(n)为： 阳02U二托南
[0022] 根据残余信号X(n)进行回波信道增益h的控制和调整滤波参数，当残余信号X(n) 趋于0时，则说明信道估计准确，回波抵消效果最好。
[0023] 有益效果：由地采用了上述技术方案，本发明用多波模型理论和电磁波传播的特 点对巷道回波信道进行信道增益估计，对回波信号进行重构和抵消，并通过滤波器的参数 自适应调整来减小估计误差，从而达到最佳的回波干扰抵消效果。相比现有的巷道回波信 号消除方法，本发明具有方法简便、提高信号波形质量、避免信号受干扰的优点，大大提升 了回波消除的整体性能，且具有更好的收敛性和更小的计算复杂度。在本技术领域内具有 广泛的实性。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的基于信道估计的巷道回波抵消方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[00巧]一种基于信道估计的巷道回波抵消方法，包括W下步骤：
[00%] 1)对待发送信号进行处理得到数字发送信号S(n)，将数字发送信号S(n)分成两 个支路信号；
[0027] 2)对数字发送信号S(n)的一个支路进行数模转换生成射频发送信号S(t)，射频 发送信号S(t)经过分路器分成两路，一路经发送模块送入巷道无线传输回波信道，经过接 收模块得到回波信号ri(t)，另一路根据回波信道估计法进行反相、衰落、延时后，得到第一 级回波估计信号Si(t);
[002引扣回波信号ri(t)与第一级回波估计信号Si(t)经过合路器合并为一路信号r(t)，即经过第一级回波消除后的信号；
[0029] 4)射频接收通路将接收到的信号r(t)分成两路，一路与射频发送信号S(t)进行 回波信道的估计得到回波信道增益h，另一路经模数转换成数字接收信号r(n);
[0030] 5)数字发送信号S(n)的另一个支路进行回波信道增益h的控制和调整滤波参数， 自适应的得到重构信号，回波干扰重构后的信号为,
[0031] 6)将数字接收信号r(n)与数字回波干扰重构信号进行数字回波干扰消 除，得到数字回波消除后的残余信号x(n);
[0032] 7)对残余信号X(n)进行性能评估，信号越小说明回波消除的越彻底，并实时调整 和修改信道参数h，达到所需的最佳输出信号要求。
[0033] 2.根据权利要求1所述的基于信道估计的巷道回波抵消方法，其特征在于：所述 步骤4)中回波信道的估计过程为：根据对多波模型理论和电磁波传播的研究，在隧道中发 射天线L和接收天线Ry之间的信道增益为：
[00对其中粗糖系数为：
[0036]
[0037] 其中Gtx和GKx是发射天线Tx和接收天线Rx的增益；m和n表示波模式的顺序； 心三是接收天线中波模式(m，n)的场分布；Cm。,h是发射天线中（m，n)波模式的强度；am。是 (m，n)波模式的衰减系数而0m。是相位系数，由频率f，相对介电常数（eh，eWe。）和电导 率（Oh，Oy，O。）决定；是发射天线Tx到接收天线Rx的距离；护是沿Z的衰 减；根据估计出的巷道信道增益信息，得到重构后的信号： 阳038]y=hTxRxS(t)
[0039] 将重构后的信号进行模数转换，即得到重构后的数字信号_ 经过第一级回 波消除后的信号Ht)经模数转换得到数字接收信号r(n)，则经过相减抵消后的残余信号x(n)为：
[0040] x('n)二 Am) - kn)
[0041] 根据残余信号X(n)进行回波信道增益h的控制和调整滤波参数，当残余信号X(n) 趋于0时，则说明信道估计准确，回波抵消效果最好。
[0042]W下结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
[0043] 如图1所示，本发明的基于回波信道估计的巷道回波抵消方法，包括采用基带发 送处理单元1、第一级回波消除单元2、回波信道估计单元3、自适应回波干扰重构单元4、加 法器5和基带接收单元6。所述基带发送处理单元1的输出分别与第一级回波消除单元2、 自适应回波干扰重构单元4相连；回波信道估计单元3的输入与第一级回波消除单元2相 连，回波信道估计单元3的输出与