自适应回波干扰重构单元4相连；加法器5的输入与第一 级回波消除单元2及自适应回波干扰重构单元4相连，输出与自适应回波干扰重构单元4 及基带接收处理单元6相连。
[0044]所述第一级回波消除单元2包括DA转换模块20、射频发送模块21、分路器22、发 送模块23、巷道无线传输回波信道24、幅度相位调节模块25、接收模块26、合路器27、射频 接收通路28化及AD转换模块29 ;所述DA转换模块20的输入连接基带发送处理单元1，输 出通过射频发射通道21连接分路器22,巷道无线传输回波信道24及幅度相位调节模块25 连接于分路器22和合路器27之间，AD转换模块29经由射频接收通道28连接合路器27 并和加法器5相连。所述幅度相位调节模块25包括反相、衰落、延时W对信号进行调节；所 述基带发送处理单元1发送的信号经DA转换模块20进行数模转换后传送至射频发射通道 21，再由分路器22分成两路完全相同的信号，分别进入巷道无线传输回波信道24和幅度相 位调节模块25进行处理后于合路器27进行合路，用于对回波信号进行第一级回波消除。所 述巷道无线传输回波信道24是回波所经历的信道，输出的信号就是回波信号。
[0045] 所述回波信道估计单元3是对巷道回波信道增益h进行估计，回波信道估计模块3 的输入与第一级回波消除单元2相连，输出与回波干扰重构31的输入相连，用于进行巷道 信道增益的估计和回波信号的重构。
[0046] 所述自适应回波干扰重构单元4包括干扰重构滤波器31和自适应调整模块32。 干扰重构滤波器31的输入和回波信道估计模块3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32相连；自适应回波干扰重构单元4用于对回波干扰信号进行重 构、并自适应调整重构结构，W获得更加准确的结果。所述加法器5的作用是将重构后的信 号与接收到的信号相加，进行回波干扰信号的消除。
[0047] 实施例的具体步骤如下：
[0048]1)对待发送信号经过基带发送处理单元1进行处理后得到数字信号S(n)，将数字 信号S(n)经过分路器22分成两个支路信号，一个支路经过DA转换模块20进行数模转换 生成射频信号S(t)，射频信号S(t)经过分路器22分成两路，一路经发送模块送入巷道无线 传输回波信道24,之后经过接收模块26得到回波信号ri(t)，另一路经反相、衰落、延时25 后，得到第一级回波估计信号Si(t)，回波信号ri(t)与第一级回波估计信号Si(t)经过合路 器27合成一路信号r(t)，即经过第一级回波消除后的信号；射频接收通路28将经过第一 级回波消除后的信号Ht)分成两路，一路与射频信号S(t)进入回波信道估计模块3中进 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);
[0049] 2)对步骤一中的信号s(n)的另一路经回波干扰重构模块31，回波干扰重构模块 31对回波信道增益h进行控制并调整滤波器参数，再进行回波干扰重构得到数字回波干扰 重构信号_ 将步骤一中得到的信号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);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，并实时的调整和修改信道参数h，达到所需最佳输出信号要 求。
[0050] 而在回波信道估计中，根据对多波模型理论和电磁波传播的研究，多波模信道模 型有利于巷道中UHF频段中电磁波的传播，即传播衰减最小。因此巷道被视为有损介质波 导，而信道增益可通过矩形信道的多波模信道模型计算。如巷道的横截面为矩形，宽度和高 度分别为2a和化；沿x、y、Z=个方向分别为巷道的宽度、高度和长度，ey、eh、e。分别为 巷道的侧壁、地板和天花板、空气的相对介电常数；Oy、Oh、O。分别为巷道的侧壁、地板和 天花板、巷道内空气的导热。基于多波模理论，在巷道中发射天线L和接收天线的Ry之间 的信道增益为：
阳0巧其中粗糖系数为：
[0053]
[0054]而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； 是接收天线中（m，n)波模式的场分布；Cm。,Tx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，运是由频率f，相对介电常数（eh，eWO和 电导率（O4,OWO。）决定的；ZtxKx是发射天线Tx到接收天线Rx的距离；e 是沿 Z的衰减。 阳化5] 重构后的信号为y=hhKyS(t)，将重构后的信号进行模数转换，就得到重构后的数 字信号 阳05dxin)二Afd- ^rin)
[0057] x(n)被称为残余信号，即接收到的回波信号与估计出的回波信号之差，故x(n)越 小，说明估计的越准确。
[0058] 上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于信道估计的巷道回波抵消方法， 但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对W上实施例所作的任何简单修 改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于信道估计的巷道回波抵消方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 对待发送信号进行处理得到数字发送信号S (η)，将数字发送信号S (η)分成两个支 路ig号； 2) 对数字发送信号s (η)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A (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S1 (t); 3) 回波信号^(〇与第一级回波估计信号S1 (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； 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 (η); 5) 数字发送信号s (η)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_ 6) 将数字接收信号r(n)与数字回波干扰重构信号_?(/7)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(H); 7) 对残余信号X(η)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。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Tx和接收天线R x之间的信道增益为：其中粗糙系数为：其中Gtx和G Rx是发射天线Tx和接收天线Rx的增益；m和η表示波模式的顺序；^ 是接收天线中波模式（m，η)的场分布；CniniΤχ是发射天线中（m，η)波模式的强度；α ""是 (m，η)波模式的衰减系数而Pnin是相位系数，由频率f，相对介电常数（ε h，ε ν，ε J和电导 率（〇 h，〇 ν，〇 J决定；ZTxRx是发射天线Tx到接收天线Rx的距离；一是沿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： y = hTxRxs (t) 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r(t)经模数转换得到数字接收信号r (η)，则经过相减抵消后的残余信号X (η) 为：根据残余信号X (η)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 (η)趋 于O时，则说明信道估计准确，回波抵消效果最好。
【专利摘要】一种基于信道估计的巷道回波抵消方法，属于巷道无线通信领域。根据多波模信道模型，在模拟域进行巷道回波信道的估计，通过信道估计，利用衰减、延时等方法对巷道回波信号进行第一级回波消除；利用估计到的信道增益h等信道信息对回波信号y进行重构，即y＝hx，其中x为发射的信号；利用重构的回波信号y对回波干扰信号进行第二级消除，最后通过自适应调整减小估计误差。优点：该方法基于信道估计的巷道回波抵消方法，针对巷道这个特殊环境，利用多波模理论，有效地进行巷道信道估计，通过第一级回波消除和回波干扰重构抵消，能够有效地消除回波干扰，提升巷道的通信效率，解决巷道这个特殊环境中通信回波干扰问题。
【IPC分类】H04L25/02, H04L25/03, H04B17/345
【公开号】CN105429915
【申请号】CN201510864583
【发明人】孙彦景, 苗晶晶, 翟文艳, 郑红党, 岳攀攀, 江海峰, 王可
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月30日