专利名称：Ics直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法
技术领域：
本发明涉及地面数字电视广播系统直放站，具体是指一种ICS直放站中基于功率 控制的快速收敛自适应方法。
背景技术：
随着我国数字地面电视广播(Digital Terrestrial TelevisionBroadcasting, DTTB)标准的颁布，其组网模式和信号覆盖问题逐渐成为关注的话题。为了提高电视网络覆 盖范围，一般采用数字电视单频网(Signal Frequency Network, SFN)作为组网模式。SFN 具有覆盖范围广、少干扰、低功耗、高可靠性和频谱利用率高等优势。
由于多种原因的影响，SFN通常不可能达到无缝覆盖。对于弱信号区和一些偏远 地区或用户数不多的盲区，架设模拟或数字基站成本太高，基础设施也较复杂，基于成本和 传输条件等的考虑，提供一种性能稳定可靠、低成本、架设简单、并具有小型基站功能的同 频直放站是十分有必要的。同频直放站接收基站来的电视信号，通过信号滤波、功率放大等 步骤，将信号重新发出，有效的提高了网络覆盖范围和减小了信号盲区。
对于同频直放站最主要的问题就是回波干扰。由于直放站收发天线间的隔离度不 够，输出天线的部分信号会泄漏到输入天线形成回波干扰。此时如果直放站增益大于收发 天线间的隔离度，将导致系统的自激；即使直放站增益小于收发天线间的隔离度，系统不产 生自激，回波干扰也将影响通信质量。
对现有技术文献的检索，发现现有的文献大多采用回波抑制的方法来解决回波干 扰和自激问题，即采用一回波抵消器，在时域估计回波信道和回波干扰，然后将回波估计值 从接收信号中减去。其中回波信道估计是回波消除的关键，已有的文献一般采用自适应算 法和发送训练序列的方法来估计回波信道，然后通过参考信号和回波信道估计值得到回波 干扰估计。对于自适应算法估计回波信道，由于LMS算法的计算量小，实现简便，所以此算 法以及此算法的一些简单变型被大量运用。对于训练序列估计回波信道的方法，其生成训 练序列的过程较为复杂，并且需要占用大量的硬件资源；另外，由于滤波器权值更新依靠训 练序列的发送，如果训练序列发送间隔过长，其权值更新速度有可能不能跟踪外部信道的 变化。尽管如此，在回波抵消初始阶段，由于直放站信道估计的误差较大，回波信号仍然很 大，收发天线间的隔离度较小，这就会给系统带来自激的风险，而传统的直放站未有这种防 止直放站初始自激的措施。发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足提供一种可以在地面数字电视直放站中引入发 射功率控制技术的基于功率控制、并与自适应回波干扰抑制技术相结合、提高回波干扰自 适应算法的收敛速度、有效降低直放站的自激风险的ICS直放站中基于功率控制的快速收 敛自适应方法。
为了实现上述目的，本发明设计出一种ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自4适应方法，在直放站功率放大器后安装一可调节的衰减器控制输出功率，所述的功率调节 过程包括如下步骤
(1)、在回波抵消初始阶段，由于信道估计值w与外部实际回波信道h相差较大，收 发天线间隔离度较小，回波抵消器并未提高隔离度，此时将衰减器的衰减值保持在最大值 β _，保证直放站不产生自激效应，回波抵消器的LMS信道估计过程仍能正常的进行；
(2)、当衰减值保持在最大值β max时间T1后，信道估计值w逐渐收敛于h，即通过 回波抵消器的作用，隔离度有明显的提高，此时将衰减值按下列公式逐渐调小，每隔时间T， 衰减器调整一次，调整值为Δ，随着功率衰减值的减小，直放站输出功率逐渐提高；在离散 时刻η时，衰减值b (η)可用下式表示
权利要求
1.一种ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法，在直放站功率放大器后安 装一可调节的衰减器控制输出功率，其特征在于，所述的功率调节过程包括如下步骤(1)、在回波抵消初始阶段，由于信道估计值W与外部实际回波信道h相差较大，收发天 线间隔离度较小，回波抵消器并未提高隔离度，此时将衰减器的衰减值保持在最大值β _， 保证直放站不产生自激效应，回波抵消器的LMS信道估计过程仍能正常的进行；(2)、当衰减值保持在最大值βmax时间T1后，信道估计值w逐渐收敛于h，即通过回波 抵消器的作用，隔离度有明显的提高，此时将衰减值按下列公式逐渐调小，每隔时间T，衰减 器调整一次，调整值为Δ，随着功率衰减值的减小，直放站输出功率逐渐提高；在离散时刻 η时，衰减值b (η)可用下式表示
2.根据权利要求1所述的ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法，其特征 在于在整个功率调节过程中，同时采用最小均方LMS算法实现信道估计和回波抵消，信道 估计器一直对自适应滤波器进行更新，且此过程持续不中断，其具体工作步骤如下(1)、接收天线接收到的电视信号经由射频滤波器、低噪放大器LNA和模拟下变频器等 变换为模拟中频(IF)信号；(2)、利用A/D将模拟中频信号通过采样量化后转换为数字中频信号，通过DDC将数字 中频信号转换为数字基带信号r (η)；(3)、利用自适应有限长冲激响应FIR滤波器来模拟地面数字广播电视发射天线到接 收天线之间的耦合信道，该自适应有限长滤波器的抽头系数采用自适应LMS算法进行更 新，可跟踪收发天线间耦合信道的变化，而滤波器的输出能有效跟踪接收到的回波干扰信 号，从而可以从接收信号中减去滤波器输出的回波干扰信号估计，抑制回波干扰。
3.根据权利要求2所述的ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法，其特征 在于信道估计器一直对自适应滤波器进行更新，且此过程持续不中断，具体步骤如下(1)、从数字基带耦合参考信号χ (η)送入自适应滤波器中，可得到回波估计信号/(η) x(n)，其中w(n)是FIR滤波器的权向量；O)、从接收到的数字基带信号r (η)中减去回波估计信号/(η)Χ(η)，得到误差信号 e(n)，即 e(n) = r (η)-wH (η) χ (η)；(3)、将误差信号e(n)和数字参考信号x(n)送入信道估计器中，采用LMS算法对信道 估计权向量进行更新，即w(n+l) =w(n) + yx(n)e*(n)；(4)、DUC将经过回波干扰抑制的信号上变频为中频数字信号，并通过带通滤波器抑制 上变频产生的噪声干扰，利用D/A将数字中频信号转换为模拟中频信号。(5)、射频发射子系统由射频上变频器、射频滤波器和功率放大器PA等组成，其主要功 能时把中频信号上变频为射频信号，经功率放大后重新发射。
4.根据权利要求3所述的ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法，其特征 在于第二步的公式中x(n) = [x(n),x(n-l),L χ (n_L+l) ]T，L为自适应滤波器的长度，同 频直放站回波有效路径的最大延时不超过1. 5ms。
全文摘要
本发明公开了一种ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法，在直放站功率放大器后安装一可调节的衰减器控制输出功率，所述的功率调节过程包括如下步骤(1)、在回波抵消初始阶段，将衰减器的衰减值保持在最大值βmax；(2)、当衰减值保持在最大值βmax时间T1后，将衰减值逐渐调小，每隔时间T，衰减器调整一次；(3)、当衰减器的衰减值调整到最小值βmin时，直放站的功率输出达到最大值，系统进入稳定工作状态。本发明ICS直放站中基于功率控制的快速收敛自适应方法可以在地面数字电视直放站中引入发射功率控制技术、并与自适应回波干扰抑制技术相结合、提高回波干扰自适应算法的收敛速度、有效降低直放站的自激风险。
文档编号H04L25/02GK102045098SQ201010575988
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者何子述, 刘畅, 周建林, 夏威, 邱会中, 钱锐 申请人:东莞电子科技大学电子信息工程研究院, 广东明家科技股份有限公司, 电子科技大学