專利名稱：無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其是涉及無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤 差信號(hào)的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
在同頻直放站中，施主天線從空中接收的信號(hào)時(shí)，將不可避免的同時(shí)接 收一些同頻的干擾信號(hào)。這些干擾信號(hào)主要來自于重發(fā)天線的覆蓋信號(hào)，在天線隔離度不 夠的情況下，這些覆蓋信號(hào)反饋到施主天線端而造成干擾乃至形成自激。發(fā)生自激后，信號(hào) 波形質(zhì)量變差，嚴(yán)重影響通話質(zhì)量，并產(chǎn)生掉話現(xiàn)象。此外，受到遠(yuǎn)近建筑物或樹木車輛等 的反射作用，對(duì)信號(hào)形成多徑干擾。這些與基站信號(hào)同頻率的干擾是無法通過常規(guī)的無源 射頻濾波器在頻域上進(jìn)行解決。如果僅通過物理隔離來防止自激，會(huì)增加工程難度和成本。 而回波干擾消除系統(tǒng)ICS (Interference Cancellation System)技術(shù)可以很好的解決這一 問題?，F(xiàn)有回波干擾消除系統(tǒng)方案中，通過比較接收信號(hào)和有用信號(hào)的功率來判斷回波 是否去除干凈，當(dāng)回波信號(hào)與有用信號(hào)相差較大時(shí)，產(chǎn)生的誤差比較大，從而影響通話質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述技術(shù)背景的不足，本發(fā)明開發(fā)一種無線通信中回波消除 系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，其包括以下部件接收信號(hào)模 塊，原始信號(hào)模塊，訓(xùn)練序列模塊、延時(shí)估計(jì)模塊、控制模塊、誤差信號(hào)模塊、自適應(yīng)濾波器 系數(shù)更新模塊、回波估計(jì)模塊、同波刪除模塊、延時(shí)模塊、濾波器，接收信號(hào)模塊處理跨時(shí)鐘域，由于本系統(tǒng)時(shí)鐘與外部時(shí)鐘不同，因此需要進(jìn)行跨 時(shí)鐘域處理，同時(shí)對(duì)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、保存、發(fā)送；原始信號(hào)模塊在無回波干擾信號(hào)狀態(tài)下，提取接收到原始信號(hào)，作為計(jì)算誤差信 號(hào)的數(shù)據(jù)；訓(xùn)練序列模塊產(chǎn)生一組偽隨機(jī)序列即訓(xùn)練序列，訓(xùn)練序列與有用信號(hào)在頻點(diǎn)、帶 寬等特性上是相同的；延時(shí)估計(jì)模塊根據(jù)訓(xùn)練序列和接收信號(hào)估計(jì)回波鏈路的延時(shí)，利用訓(xùn)練序列的 非零自相關(guān)特性可估算出回波信道的延時(shí)；控制模塊主要通過判斷誤差信號(hào)的大小來進(jìn)行訓(xùn)練模式和正常工作兩種工作模 式的切換；誤差信號(hào)模塊誤差信號(hào)為接收信號(hào)同時(shí)減去濾波器輸出信號(hào)和原始信號(hào)，用該 模塊來判斷濾波器的收斂狀況，誤差信號(hào)趨于零時(shí)，濾波器輸出信號(hào)與回波干擾信號(hào)特性
基本一致；自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊根據(jù)誤差信號(hào)的大小進(jìn)行更新濾波器系數(shù)；回波估計(jì)模塊根據(jù)濾波器系數(shù)估計(jì)出回波，在自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊得到 濾波器系數(shù)后，將待發(fā)送信號(hào)輸入濾波器，即可估計(jì)出回波信號(hào)；回波刪除模塊從接收信號(hào)中去除干擾信號(hào)，從而得到有用信號(hào)；
延時(shí)模塊調(diào)整自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新時(shí)的訓(xùn)練序列和接收信號(hào)的相位，從而準(zhǔn) 確的估計(jì)出回波信道特性。所述計(jì)算方法包括以下步驟1)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，用原始信號(hào)模塊接收和保存原始信號(hào)在 FPGA(Field-Programmable Gate Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)內(nèi)部的RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器)中，作為計(jì)算誤差信號(hào)的數(shù)據(jù)；接收信號(hào)模塊接收和保存接收信號(hào)，同時(shí)向外發(fā)送接收信號(hào)。2)訓(xùn)練序列模塊向外發(fā)送訓(xùn)練序列，同時(shí)自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊利用接收信 號(hào)的非零自相關(guān)特性做回波信道特性的估計(jì)，得到并更新濾波器系數(shù)，同時(shí)延時(shí)估計(jì)模塊 利用接收信號(hào)估計(jì)出回波信道的延時(shí)。所述利用接收信號(hào)非零自相關(guān)特性測得做回波信道特性的估計(jì)的操作為設(shè)置隨 機(jī)序列x(t)，以及延時(shí)一段時(shí)間τ，其相關(guān)函數(shù)如下Rx(T)=χ {t) χ {t - τ )dt = {χ , χ τ)
t當(dāng)τ不為0時(shí)，R趨于0;而當(dāng)τ為0或χ (t)的整周期時(shí)，R值為最大，從而估算 出回波信道路的特性。3)同波估計(jì)模塊將接收到的訓(xùn)練序列輸入濾波器，根據(jù)步驟2得到的濾波器參 數(shù)，濾波器將訓(xùn)練序列轉(zhuǎn)化為回波估計(jì)信號(hào)，并將回波估計(jì)信號(hào)發(fā)送給誤差信號(hào)模塊，誤差 信號(hào)模塊同時(shí)還接收從接收信號(hào)模塊發(fā)出的接收信號(hào)，將接收信號(hào)同時(shí)減去回波估計(jì)信號(hào) 和原始信號(hào)得到誤差信號(hào)。4)在控制模塊中設(shè)置一個(gè)門限最小值為OxOOOF，誤差信號(hào)模塊將輸出的誤差信 號(hào)和門限進(jìn)行比較，若未收斂到最小值，訓(xùn)練序列模塊繼續(xù)發(fā)送訓(xùn)練序列；當(dāng)收斂到最小 值，則停止發(fā)送訓(xùn)練序列，然后控制模塊將系統(tǒng)切換到正常模式。5)系統(tǒng)切換至正常模式后，自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊停止更新濾波器系數(shù)，利 用步驟2得到的回波信道的延時(shí)，延時(shí)模塊分別調(diào)整接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)的相位，使 接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)相位同步，回波刪除模塊將經(jīng)調(diào)整后的接收信號(hào)減去調(diào)整后的回 波估計(jì)信號(hào)得到有用信號(hào)，系統(tǒng)通過天線向外發(fā)送有用信號(hào)。本發(fā)明對(duì)自適應(yīng)濾波器算法中誤差信號(hào)的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)。在本發(fā)明的自適 應(yīng)濾波器算法中，誤差信號(hào)為接收信號(hào)同時(shí)減去回波估計(jì)信號(hào)和原始信號(hào)，理想狀態(tài)下誤 差信號(hào)為0。在實(shí)際應(yīng)用中，誤差信號(hào)越趨近于0，估算出來的回波信道的特性越準(zhǔn)確。由 于現(xiàn)有技術(shù)中，通過比較接收信號(hào)和有用信號(hào)的功率來判斷回波是否去除干凈，因此，本發(fā) 明通過對(duì)誤差信號(hào)算法的改進(jìn)，在回波信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有用信號(hào)情況下，通過功率比較帶來 的估算誤差遠(yuǎn)大于本發(fā)明所用的計(jì)算方法，可準(zhǔn)確的估計(jì)出回波信道的特性，進(jìn)而準(zhǔn)確的 估計(jì)出回波估計(jì)信號(hào)，從而得到更單純的有用信號(hào)。同時(shí)，由于本技術(shù)不需要對(duì)接收信號(hào)進(jìn) 行功率的檢測，可以減少FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)內(nèi)部邏輯資源的使用，從而在一定程度 上減小硬件成本，并且能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？傊捎帽景l(fā)明回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，在回波信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于有 用信號(hào)時(shí)可準(zhǔn)確的估計(jì)出回波估計(jì)信號(hào)，從而得到更單純的有用信號(hào)；同時(shí)，由于不需對(duì)接 收信號(hào)進(jìn)行功率的檢測，可減少FPGA內(nèi)部邏輯資源的使用，從而在可減小硬件成本和提高 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。本發(fā)明提供無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，其包括以下部件 接收信號(hào)模塊，原始信號(hào)模塊，訓(xùn)練序列模塊、延時(shí)估計(jì)模塊、控制模塊、誤差信號(hào)模塊、自 適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊、回波估計(jì)模塊、回波刪除模塊、延時(shí)模塊、濾波器，接收信號(hào)模塊處理跨時(shí)鐘域，由于本系統(tǒng)時(shí)鐘與外部時(shí)鐘不同，因此需要進(jìn)行跨 時(shí)鐘域處理，同時(shí)對(duì)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、保存、發(fā)送；原始信號(hào)模塊在無回波干擾信號(hào)狀態(tài)下，提取接收到原始信號(hào)，作為計(jì)算誤差信 號(hào)的數(shù)據(jù)；訓(xùn)練序列模塊產(chǎn)生一組偽隨機(jī)序列即訓(xùn)練序列，訓(xùn)練序列與有用信號(hào)在頻點(diǎn)、帶 寬等特性上是相同的；延時(shí)估計(jì)模塊根據(jù)訓(xùn)練序列和接收信號(hào)估計(jì)回波鏈路的延時(shí)，利用訓(xùn)練序列的 非零自相關(guān)特性可估算出回波信道的延時(shí)；控制模塊主要通過判斷誤差信號(hào)的大小來進(jìn)行訓(xùn)練模式和正常工作兩種工作模 式的切換；誤差信號(hào)模塊誤差信號(hào)為接收信號(hào)同時(shí)減去濾波器輸出信號(hào)和原始信號(hào)，用該 模塊來判斷濾波器的收斂狀況，誤差信號(hào)趨于零時(shí)，濾波器輸出信號(hào)與回波干擾信號(hào)特性
基本一致；自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊根據(jù)誤差信號(hào)的大小進(jìn)行更新濾波器系數(shù)；回波估計(jì)模塊根據(jù)濾波器系數(shù)估計(jì)出回波，在自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊得到 濾波器系數(shù)后，將待發(fā)送信號(hào)輸入濾波器，即可估計(jì)出回波信號(hào)；回波刪除模塊從接收信號(hào)中去除干擾信號(hào)，從而得到有用信號(hào)；延時(shí)模塊調(diào)整自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新時(shí)的訓(xùn)練序列和接收信號(hào)的相位，從而準(zhǔn) 確的估計(jì)出回波信道特性。所述計(jì)算方法包括以下步驟1)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，用原始信號(hào)模塊接收和保存原始信號(hào)在FPGA內(nèi)部的RAM中，作為 計(jì)算誤差信號(hào)的數(shù)據(jù)；接收信號(hào)模塊接收和保存接收信號(hào)，同時(shí)向外發(fā)送接收信號(hào)。2)訓(xùn)練序列模塊向外發(fā)送訓(xùn)練序列，同時(shí)自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊利用接收信 號(hào)的非零自相關(guān)特性做回波信道特性的估計(jì)，得到并更新濾波器系數(shù)，同時(shí)延時(shí)估計(jì)模塊 利用接收信號(hào)估計(jì)出回波信道的延時(shí)。所述利用接收信號(hào)非零自相關(guān)特性測得做回波信道特性的估計(jì)的操作為設(shè)置隨 機(jī)序列x(t)，以及延時(shí)一段時(shí)間τ，其相關(guān)函數(shù)如下R Ar ) ^ χ χ U) χ U ~ τ ) dt = ( χ , χ T )當(dāng)τ不為0時(shí)，R趨于0;而當(dāng)τ為0或χ (t)的整周期時(shí)，R值為最大，從而估算 出回波信道路的特性。3)回波估計(jì)模塊將接收到的訓(xùn)練序列輸入濾波器，根據(jù)步驟2得到的濾波器參 數(shù)，濾波器將訓(xùn)練序列轉(zhuǎn)化為回波估計(jì)信號(hào)，并將回波估計(jì)信號(hào)發(fā)送給誤差信號(hào)模塊，誤差 信號(hào)模塊同時(shí)還接收從接收信號(hào)模塊發(fā)出的接收信號(hào)，將接收信號(hào)同時(shí)減去回波估計(jì)信號(hào) 和原始信號(hào)得到誤差信號(hào)。4)在控制模塊中設(shè)置一個(gè)門限最小值為OxOOOF，誤差信號(hào)模塊將輸出的誤差信號(hào)和門限進(jìn)行比較，若未收斂到最小值，訓(xùn)練序列模塊繼續(xù)發(fā)送訓(xùn)練序列；當(dāng)收斂到最小 值，則停止發(fā)送訓(xùn)練序列，然后控制模塊將系統(tǒng)切換到正常模式。 5)系統(tǒng)切換至正常模式后，自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊停止更新濾波器系數(shù)，利 用步驟2得到的回波信道的延時(shí)，延時(shí)模塊分別調(diào)整接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)的相位，使 接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)相位同步，回波刪除模塊將經(jīng)調(diào)整后的接收信號(hào)減去調(diào)整后的回 波估計(jì)信號(hào)得到有用信號(hào)，系統(tǒng)通過天線向外發(fā)送有用信號(hào)。
權(quán)利要求
無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，其包括以下部件接收信號(hào)模塊，原始信號(hào)模塊，訓(xùn)練序列模塊、延時(shí)估計(jì)模塊、控制模塊、誤差信號(hào)模塊、自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊、回波估計(jì)模塊、回波刪除模塊、延時(shí)模塊、濾波器，接收信號(hào)模塊處理跨時(shí)鐘域，由于本系統(tǒng)時(shí)鐘與外部時(shí)鐘不同，因此需要進(jìn)行跨時(shí)鐘域處理，同時(shí)對(duì)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖、保存、發(fā)送；原始信號(hào)模塊在無回波干擾信號(hào)狀態(tài)下，提取接收到原始信號(hào)，作為計(jì)算誤差信號(hào)的數(shù)據(jù)；訓(xùn)練序列模塊產(chǎn)生一組訓(xùn)練序列，訓(xùn)練序列與有用信號(hào)在頻點(diǎn)、帶寬等特性上是相同的；延時(shí)估計(jì)模塊根據(jù)訓(xùn)練序列和接收信號(hào)估計(jì)回波鏈路的延時(shí)，利用訓(xùn)練序列的非零自相關(guān)特性可估算出回波信道的延時(shí)；控制模塊主要通過判斷誤差信號(hào)的大小來進(jìn)行訓(xùn)練模式和正常工作兩種工作模式的切換；誤差信號(hào)模塊誤差信號(hào)為接收信號(hào)同時(shí)減去濾波器輸出信號(hào)和原始信號(hào)，用該模塊來判斷濾波器的收斂狀況，誤差信號(hào)趨于零時(shí)，濾波器輸出信號(hào)與回波干擾信號(hào)特性基本一致；自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊根據(jù)誤差信號(hào)的大小進(jìn)行更新濾波器系數(shù)；回波估計(jì)模塊根據(jù)濾波器系數(shù)估計(jì)出回波，在自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊得到濾波器系數(shù)后，將待發(fā)送信號(hào)輸入濾波器，即可估計(jì)出回波信號(hào)；回波刪除模塊從接收信號(hào)中去除干擾信號(hào)，從而得到有用信號(hào)；延時(shí)模塊調(diào)整自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新時(shí)的訓(xùn)練序列和接收信號(hào)的相位，從而準(zhǔn)確的估計(jì)出回波信道特性；其特征在于所述計(jì)算方法包括以下步驟1)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，用原始信號(hào)模塊接收和保存原始信號(hào)在FPGA內(nèi)部的RAM中，作為計(jì)算誤差信號(hào)的數(shù)據(jù)；接收信號(hào)模塊接收和保存接收信號(hào)，同時(shí)向外發(fā)送接收信號(hào)；2)訓(xùn)練序列模塊向外發(fā)送訓(xùn)練序列，同時(shí)自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊對(duì)接收信號(hào)做回波信道特性的估計(jì)，得到并更新濾波器系數(shù)，同時(shí)延時(shí)估計(jì)模塊估計(jì)出回波信道的延時(shí)；3)回波估計(jì)模塊將接收到的訓(xùn)練序列輸入濾波器，根據(jù)步驟2)得到的濾波器參數(shù)，濾波器將訓(xùn)練序列轉(zhuǎn)化為回波估計(jì)信號(hào)，并將回波估計(jì)信號(hào)發(fā)送給誤差信號(hào)模塊，誤差信號(hào)模塊同時(shí)還接收從接收信號(hào)模塊發(fā)出的接收信號(hào)，將接收信號(hào)同時(shí)減去回波估計(jì)信號(hào)和原始信號(hào)得到誤差信號(hào)；4)在控制模塊中設(shè)置一個(gè)門限最小值為0x000F，誤差信號(hào)模塊將輸出的誤差信號(hào)和門限進(jìn)行比較，若未收斂到最小值，訓(xùn)練序列模塊繼續(xù)發(fā)送訓(xùn)練序列；當(dāng)收斂到最小值，則停止發(fā)送訓(xùn)練序列，然后控制模塊將系統(tǒng)切換到正常模式；5)系統(tǒng)切換至正常模式后，自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊停止更新濾波器系數(shù)，利用步驟2)得到的回波信道的延時(shí)，延時(shí)模塊分別調(diào)整接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)的相位，使接收信號(hào)和回波估計(jì)信號(hào)相位同步，回波刪除模塊將經(jīng)調(diào)整后的接收信號(hào)減去調(diào)整后的回波估計(jì)信號(hào)得到有用信號(hào)，系統(tǒng)通過天線向外發(fā)送有用信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，其特征在于所述步驟2)中自適應(yīng)濾波器系數(shù)更新模塊利用接收信號(hào)的非零自相關(guān)特性測得回波 信道特性的估計(jì)，得到濾波器系數(shù)，同時(shí)用延時(shí)估計(jì)模塊利用接收信號(hào)估計(jì)回波鏈路的延 時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，其特征在 于所述利用接收信號(hào)非零自相關(guān)特性測得做回波信道特性的估計(jì)的操作為設(shè)置隨機(jī)序 列x(t)，以及延時(shí)一段時(shí)間τ，其相關(guān)函數(shù)如下R χ (τ ) = f °° χ (t ) χ (t - τ )dt = ( χ , χ Τ )J- ,當(dāng)τ不為0時(shí)，R趨于0;而當(dāng)τ為0或x(t)的整周期時(shí)，R值為最大，從而估算出回 波信道路的特性。
全文摘要
本發(fā)明公開無線通信中回波消除系統(tǒng)中誤差信號(hào)的計(jì)算方法，所述計(jì)算方法包括以下步驟1)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，接收和保存原始信號(hào)和接收信號(hào)；2)向外發(fā)送訓(xùn)練序列，同時(shí)做回波信道特性的估計(jì)和估計(jì)出回波信道的延時(shí)；3)濾波器將訓(xùn)練序列轉(zhuǎn)化為回波估計(jì)信號(hào)，再用誤差信號(hào)模塊進(jìn)行誤差計(jì)算得到誤差信號(hào)；4)判斷誤差信號(hào)是否收斂到最小值，當(dāng)收斂到最小值，將系統(tǒng)切換到正常模式；5)系統(tǒng)切換至正常模式后，停止更新濾波器系數(shù)，將接收信號(hào)和回波信號(hào)調(diào)整成相同的相位，再將調(diào)整后的接收信號(hào)減去調(diào)整后的回波信號(hào)得到有用信號(hào)，系統(tǒng)向外發(fā)送有用信號(hào)。采用本發(fā)明的計(jì)算方法，可得到更單純的有用信號(hào)；同時(shí)，由于不需對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行功率的檢測，可減小硬件成本和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101895488SQ201010241540
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者尤澤泉 申請人:福建新大陸通信科技股份有限公司