一种多干扰源数字自干扰消除方法及系统与流程

本发明涉及无线通信，具体是一种多干扰源数字自干扰消除方法及系统。

背景技术：

1、传统的无线电通信系统通常用两条独立的通信链路实现双向通信，其中一条负责发射信号，而另一条负责接收信号。在通信系统的发射链路和接收链路间，为避免收发冲突，常用的方法有时分(time division)和频分(frequency division)两种。与传统的半双工通信系统相比，全双工系统能够实现在同一时间同一频段上的同时收发，与频分双工系统相比，能节省一半的带宽；与时分双工系统相比，能节省一半的时间，具有显著的优势。在全双工系统的实现当中，所面临的最主要的问题是自干扰问题，也即发射端对接收端所产生的干扰。针对这一问题，数字自干扰消除是行之有效的解决手段。

2、数字自干扰消除在数字域对干扰源信号进行重建，使之与接收端收到的干扰信号等幅反向，将重建信号叠加在接收信号上后实现干扰消除。在数字干扰消除中，需解决干扰源大功率发射时发射链路中产生的非线性干扰以及收发链路i/q不平衡产生的非线性干扰。现有技术中，一般采用多项式模型建模处理非线性干扰。同时，实用系统中还存在多干扰源干扰问题。

3、现有数字自干扰消除方法精度不足，且不能解决多干扰源干扰问题，有待进一步优化。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种多干扰源数字自干扰消除方法及系统，解决现有技术存在的精度不足、不能消除多干扰源干扰等问题。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种多干扰源数字自干扰消除方法，基于采样信号及其共轭信号分别进行随机傅里叶特征处理，实现对干扰信号的非线性建模，进而进行多干扰源数字自干扰消除；其中，干扰信号指干扰源发射的干扰信号，采样信号指干扰信号的采样信号。

4、作为一种优选的技术方案，包括以下步骤：

5、s1，信号接收：从数字域获得多路采样信号，利用接收链路接收多路干扰信号、有用信号，并将多路干扰信号、有用信号转换到数字域；其中，有用信号指接收链路本应该接收的信号；

6、s2，信号时序对齐：将多路采样信号与接收信号分别进行时间差计算及时序调整；

7、s3，信号共轭：将多路采样信号取共轭，获得多路采样信号的共轭信号；

8、s4，信号组合：采用记忆抽取的方法将当前时刻多路采样信号与前n个时刻多路采样信号组合，将当前时刻多路采样信号的共轭信号与前n个时刻多路采样信号的共轭信号组合，将形成组合信号；

9、s5，随机傅里叶特征处理：对多路采样信号、多路采样信号的共轭信号分别进行随机傅里叶特征处理,获得多路采样信号、多路采样信号的共轭信号在高维再生核希尔伯特空间的映射；

10、s6，滤波器系数求解：利用经过随机傅里叶特征处理后的多路采样信号、多路采样信号的共轭信号、接收信号进行滤波器系数求解；其中，接收信号指接收链路同时接收的信号，包括干扰信号、有用信号；

11、s7，滤波：对经过随机傅里叶特征处理后的信号进行滤波，得到多干扰源重建信号；

12、s8，信号耦合：将多干扰源重建信号从接收信号中减去，获得数字自干扰消除结果，并利用消除结果迭代滤波器系数。

13、作为一种优选的技术方案，步骤s4中，采用记忆抽取的方法将当前时刻多路采样信号与前n个时刻多路采样信号组合，将当前时刻多路采样信号的共轭信号与前n个时刻多路采样信号的共轭信号组合，形成组合信号。

14、作为一种优选的技术方案，步骤s6中，采用递推最小二乘法算法，利用经过随机傅里叶特征处理后的多路采样信号、多路采样信号的共轭信号、接收信号进行滤波器系数求解。

15、作为一种优选的技术方案，步骤s6包括以下步骤：

16、s61，算法初始化，公式为：

17、ω(0)＝0，c(0)＝δ-1i；

18、式中，ω(0)表示初始化的滤波器系数，c(0)表示初始化的逆矩阵，δ称为正则化参数，i表示单位矩阵；

19、s62，更新增益矢量，公式为：

20、

21、式中，n表示当前迭代次数，n-1表示当前迭代的前一次迭代的次数，μ(n)表示第n次迭代时的中间过程标量，x(n)表示第n次迭代时的组合信号，h表示信号的共轭转置，c(n)表示第n次迭代时的逆矩阵，g(n)表示第n次迭代时的增益矢量，c(n-1)表示第n-1次迭代时的逆矩阵，λ表示遗忘因子；

22、s63，更新滤波器系数，公式为：

23、ω(n)＝ω(n-1)+g(n)[d(n)-ωh(n-1)x(n)]；

24、式中，ω(n)表示第n次迭代时的滤波器系数，ω(n-1)表示第n-1次迭代时的滤波器系数，g(n)表示第n次迭代时的增益矢量，d(n)表示第n次迭代时的接收信号；

25、s64，更新逆矩阵，公式为：

26、c(n)＝λ-1[c(n-1)-g(n)xh(n)c(n-1)]。

27、作为一种优选的技术方案，步骤s61中，δ为正常数。

28、作为一种优选的技术方案，步骤s62中，λ的值小于1。

29、作为一种优选的技术方案，步骤s7中，利用fir滤波器对经过随机傅里叶特征处理后的信号进行滤波。

30、一种多干扰源数字自干扰消除系统，用于实现所述的一种多干扰源数字自干扰消除方法，包括以下模块：

31、信号接收模块：用以，从数字域获得多路采样信号，利用接收链路接收多路干扰信号、有用信号，并将多路干扰信号、有用信号转换到数字域；其中，有用信号指接收链路本应该接收的信号；

32、信号时序对齐模块：用以，将多路采样信号与接收信号分别进行时间差计算及时序调整；

33、信号共轭模块：用以，将多路采样信号取共轭，获得多路采样信号的共轭信号；

34、信号组合模块：用以，采用记忆抽取的方法将当前时刻多路采样信号与前n个时刻多路采样信号组合，将当前时刻多路采样信号的共轭信号与前n个时刻多路采样信号的共轭信号组合，将形成组合信号；

35、随机傅里叶特征处理模块：用以，对多路采样信号、多路采样信号的共轭信号分别进行随机傅里叶特征处理,获得多路采样信号、多路采样信号的共轭信号在高维再生核希尔伯特空间的映射；

36、滤波器系数求解模块：用以，利用经过随机傅里叶特征处理后的多路采样信号、多路采样信号的共轭信号、接收信号进行滤波器系数求解；其中，接收信号指接收链路同时接收的信号，包括干扰信号、有用信号；

37、滤波模块：用以，对经过随机傅里叶特征处理后的信号进行滤波，得到多干扰源重建信号；

38、信号耦合模块：用以，将多干扰源重建信号从接收信号中减去，获得数字自干扰消除结果，并利用消除结果迭代滤波器系数。

39、一种多干扰源数字自干扰消除系统，用于实现所述的一种多干扰源数字自干扰消除方法，包括电源模块、天线阵列、射频模块、收发模块、信号处理模块、接口模块，电源模块与天线阵列、射频模块、收发模块、信号处理模块、接口模块分别电连接，接口模块与天线阵列、射频模块、收发模块、信号处理模块分别电连接，天线阵列、射频模块、收发模块、信号处理模块依次电连接；

40、其中，电源模块用于供电，天线阵列用于射频信号收发，射频模块用于射频信号滤波，收发模块用于收发信号、放大及滤波，信号处理模块用于实现多干扰源数字自干扰消除，接口模块用于系统与外部设备及系统间模块交互。

41、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

42、(1)本发明在传统数字干扰消除方法的基础上针对i/q信号的特征引入复信号的共轭信号，同时采用随机傅里叶特征处理将干扰信号映射到高维再生核希尔伯特空间，与的记忆多项式非线性建模方法相比，具有更高的精度，能够解决i/q信号数字自干扰消除精度不足的问题；

43、(2)本发明基于实际应用中常见的多干扰源场景，提出一种多干扰源干扰信号处理方法，对每路干扰信号分别进行时间对齐，共轭处理及随机傅里叶特征处理，再合成为一个信号作为输入，与接收信号一同输入rls算法中进行滤波器系数求解，解决了多干扰源干扰的数字自干扰消除问题。