專利名稱：一種自適應同址干擾抵消方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，具體涉及一種自適應同址干擾抵消方法和裝置。
背景技術：
在車載、艦載及機載無線通信中，往往需要在一個通信平臺上布置多部電臺，這些電臺同時工作時，由于其天線間距很近，發(fā)射機和接收機收發(fā)電平相差很大，接收機通常就會耦合進大量附近發(fā)射機發(fā)送的信號，這就是同址干擾。當附近發(fā)射機的發(fā)送信號功率很大時，產(chǎn)生的強干擾電平一般會超過鄰近接收機的動態(tài)范圍，造成接收機阻塞，形成通信中斷。因此，如何有效抑制同址干擾受到了人們極大的關注。目前解決同址干擾的方法主要是從硬件和軟件兩個方面進行，硬件上將整個通信系統(tǒng)、電路技術的設計和工藝方法進行優(yōu)化，改善電子設備的性能，降低干擾源的電平幅度，增加干擾源在傳播路徑上的衰減以及提高設備的抗干擾能力等等。軟件上主是要合理分配各個通信設備的空間位置及頻譜，以降低同址干擾。這些方法都具有一定局限性，當干擾電平過大時，抑制效果將嚴重惡化。為了更進一步地抵消干擾信號，自適應干擾抵消技術開始成為了人們的研究方向，在天線和接收機之間引入一個自適應信號處理模塊對的接收信號進行自適應干擾抵消的處理，能夠在很大程度上消除大功率干擾信號，又不會影響到后面接收機的正常工作。常用的自適應干擾抵消算法大都基于自適應LMS算法進行，針對同址干擾信號的強功率和時變的特性，誕生了很多改進的變步長LMS算法，計算量小，收斂速度快，以及改變?yōu)V波器結(jié)構的自適應算法，還有提高信號的相關性來增加干擾信號的抵消程度，這些方法在處理同址干擾信號上都具有很好的效果， 但是當同址干擾源數(shù)量增多時，需要在每個干擾發(fā)射天線處耦合干擾信號并采集，使自適應干擾抵消模塊的干擾信號采集設備變得復雜，給有限的工作空間增加負擔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種自適應同址干擾抵消方法和裝置，能夠有效抑制多部設備產(chǎn)生的同址干擾，且僅需在接收天線處進行數(shù)據(jù)采集，無需干擾信號的耦合采集裝置，使得自適應干擾抵消模塊簡單化，更加適合實時狹窄的工作環(huán)境。為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下方案實現(xiàn)的:一種自適應同址干擾抵消方法，包括如下步驟:第一步，將接收端的天線接收的信號進行過采樣后抽取成N路信號，其中過采樣速率為fs，抽取后每路的等效采樣速率為fes，有fs=Nfes，且fes與接收信號間應滿足抽樣定理要求fes>=2fmax，fmax為接收信號的最高頻率；第二步，在純干擾階段，即收發(fā)電臺收到呼號前，通信鏈路沒有建立的階段；此時接收天線收到信號僅包含同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路信號為X1, X2,, Xn，選取這N路信號中的任意一路作為主通道信號即X1，其他N-1路信號則作為參考通道信號即X2, X3,..., Xn ;第三步，將x2，x3，...，Xn共N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并調(diào)整第一級濾波器系數(shù)，使第一級濾波器輸出信號與主通道信號X1相減所得誤差信號的功率最小;第四步，在含有用信號階段，即收發(fā)電臺間經(jīng)呼號、握手，雙方通信鏈路建立后的階段；此時接收天線接收的信號為有用信號S、同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路彳目號為Xfs1, x2+s2,..., xN+sn,選取這N路彳目號中的任意一路作為主通道信號即X^s1,其他N-1路彳目號則作為參考通道彳目號即x2+s2, X3+S3,..., xN+sn ；第五步，將x2+s2，X3+S3, xN+sn共N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并保持第一級濾波器系數(shù)不變，將第一級濾波器的輸出信號與主通道信號Xl+Sl相減后的誤差信號作為第二級濾波器的輸入；第六步，調(diào)整第二級濾波器系數(shù)，使第二級濾波器的輸出信號與主通道信號&+81相減所得誤差信號的功率最小，此時第二級濾波器的輸出信號即為恢復出的有用信號。在上述方法中，接收的信號經(jīng)過采樣后抽取為N路信號，N的值越大，算法的性能越好，但所需的采樣速率就越高，硬件實現(xiàn)的難度就越大，綜合考慮可取N的值介于2 8之間。所述第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的一種自適應同址干擾抵消裝置，主要由抽取器、第一級濾波器和第二級濾波器組成；其中抽取器的輸入端與接收天線相耦合；抽取器的N個輸出端中的I個主通道輸出端接入第一級濾波器和第二級濾波器的控制端，N-1個參考通道輸出端與第一級濾波器的輸入端相連；第一級濾波器的輸出端接入第二級濾波器的輸入端，第二級濾波器的輸出端耦合 至接收機的輸入端。所述抽取器的輸出端個數(shù)N介于2 8之間。所述第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。與傳統(tǒng)的同址干擾抵消算法相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點:( I)無需信號耦合采集裝置。傳統(tǒng)的自適應同址干擾抵消方法需要分別從干擾天線處耦合引出干擾信號作為相關信號進行自適應干擾抵消，本方法通過將接收信號抽取成N路信號的方式得到相關信號。(2)能夠有效抑制多部設備的干擾。當干擾信號數(shù)量過多時，傳統(tǒng)的自適應干擾抵消方法需要引出干擾后通過自適應干擾抵消方式逐個抵消干擾信號，而本方法的干擾抵消過程不受干擾數(shù)量的影響。(3)更加適合狹窄的工作環(huán)境。本方法僅需從接收端耦合出信號進行自適應干擾抵消的處理，利用有用信號和其他干擾信號頻率的不同抵消干擾信號，恢復出有用信號。


圖1是同址干擾抵消裝置應用原理框圖。圖2是兩級濾波器噪聲抵消算法原理圖。圖3 (a)誤碼率隨N變化曲線。圖3 (b)誤碼率隨fes變化曲線。
圖4是多干擾源情況下多參考輸入同址干擾抵消算法和傳統(tǒng)同址干擾抵消算法功率譜圖的比較。圖5是多干擾源情況下多參考輸入同址干擾抵消算法和傳統(tǒng)同址干擾抵消算法萊斯多徑信道下誤碼率的比較。
具體實施例方式本發(fā)明提出的一種新的多參考輸入同址干擾抵消裝置的應用原理如圖1所示，圖中所示的一種自適應同址干擾抵消裝置，主要由抽取器、第一級濾波器和第二級濾波器組成。其中抽取器的輸入端與接收天線相耦合。抽取器的N個輸出端中的I個主通道輸出端接入第一級濾波器和第二級濾波器的控制端，N-1個參考通道輸出端與第一級濾波器的輸入端相連。第一級濾波器的輸出端接入第二級濾波器的輸入端，第二級濾波器的輸出端耦合至接收機的輸入端。在本發(fā)明中，抽取器的輸出端個數(shù)N的值越大，算法的性能越好，但所需的采樣速率就越高，硬件實現(xiàn)的難度就越大。經(jīng)綜合考慮，在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，抽取器的輸出端個數(shù)N介于2 8之間。其中第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。發(fā)射機I到發(fā)射機n為n個同接收機s在同一工作空間的通信設備，接收機s接收另一工作空間發(fā)射機發(fā)送的信號，由于接收機s與同一工作空間的n個發(fā)射機距離很近，發(fā)射機I到發(fā)射機n發(fā)送的信號容易被接收機s前端接收，對接收機s接收有用信號造成了干擾，因此接收機前端接收到的信號為多個干擾信號和有用信號的混合信號，混合信號Y為Y=IJI2+...+In+Rs，式中I1, I2,, In為干擾信號，Rs為有用接收信號。將接收到的混合信號過采樣后抽取成多路信號得到多個參考輸入信號，并且根據(jù)圖2所示的兩級濾波器噪聲抵消算法原理圖把濾波過程分為兩個階段對信號進行自適應濾波處理，基于有用信 號與其他干擾信號的頻率的不同，濾波器跟蹤有用信號的權系數(shù)與跟蹤干擾信號的權系數(shù)是不一樣的，從而抵消干擾，恢復出有用信號。上述裝置所實現(xiàn)的一種自適應同址干擾抵消方法，包括如下步驟:第一步，將接收端的天線接收的信號進行過采樣后抽取成N路信號，其中過采樣速率為fs，抽取后每路的等效采樣速率為fes，有fs=Nfes，且fes與接收信號間應滿足抽樣定理要求fes>=2fmax，fmax為接收信號的最高頻率；第二步，在純干擾階段，即電臺收到呼號前，通信鏈路沒有建立的階段；此時接收天線收到信號僅包含同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路信號為X1, X2,, Xn，選取這N路信號中的任意一路作為主通道信號即X1，其他N-1路信號則作為參考通道信號即X2, X3,..., Xn ;第三步，將x2，x3，...，xN共N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并調(diào)整第一級濾波器系數(shù)，使第一級濾波器輸出信號與主通道信號X1相減所得誤差信號的功率最小;第四步，在含有用信號階段，即收發(fā)電臺間經(jīng)呼號、握手，雙方通信鏈路建立后的階段；此時接收天線接收的信號為有用信號S、同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路彳目號為Xfs1, x2+s2,..., xN+sn,選取這N路彳目號中的任意一路作為主通道信號即X^s1,其他N-1路彳目號則作為參考通道彳目號即x2+s2, X3+S3,..., xN+sn ；
第五步，將x2+s2，X3+S3,...，xN+sn* N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并保持第一級濾波器系數(shù)不變，將第一級濾波器的輸出信號與主通道信號Xl+Sl相減后的誤差信號作為第二級濾波器的輸入；第六步，調(diào)整第二級濾波器系數(shù)，使第二級濾波器的輸出信號與主通道信號&+81相減所得誤差信號的功率最小，此時第二級濾波器的輸出信號即為恢復出的有用信號。無論是在純干擾階段還是在含有用信號階段，接收的信號經(jīng)過采樣后抽取為2 8路信號。第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。兩級濾波器的噪聲抵消算法即使用兩級自適應濾波系統(tǒng)進行濾波，整個濾波過程包括兩個階段:(1)純干擾信號階段(接收機采集到的混合信號不含有用信號，僅含有多個干擾信號)。(2)含有用信號階段(接收機采集到的混合信號同時含有有用信號和多個干擾信號)。將接收到的混合信號Y通過抽取器抽取成N路信號，首先在純干擾信號階段，D1路純干擾信號X1設為主通道信號，D2D3...Dn路純干擾信號X2X3...xN設為參考通道信號，此階段的目的是用參考通道信號抵消主通道信號Xl。參見圖2。下面以兩路的自適 應噪聲抵消系統(tǒng)(即系統(tǒng)除主通道信號外只有一路參考通道信號)為例進行說明，此時將接收機采集到的混合信號通過奇偶式的抽取，單路信號變?yōu)閮陕沸盘朮1X2, X2作為參考通道信號輸入第一級濾波器抵消X1，調(diào)整第一級濾波器系數(shù)，使第一級濾波器輸出與主通道信號之間的差的均方值達到最小，有C,(n)=X!(n)- W,x/rl)x/n)=lx,(n),x(n-1),-.-,x/n-L+1 )j:W2= [w21, w22,...w2L]其中，L為濾波器階數(shù)，W2為濾波器系數(shù)，e為信號X2抵消X1的預測誤差，預測誤差的大小直接關系到干擾的抵消程度，如果X2與X1的相關性越大，干擾的抵消效果越好，于是可以使用多路參考通道信號X2X3...Xn來抵消X1，有e(n) = x/n) - wx(n)x(nj = I x 相，x《n)，.■ x、(n)l: x,(n) = /x;(n),x/n -1),…,x/ -L + 1)Jw= [w2, w3,..., wN]Wi= [wn, wi2,...wiL]然后，在含有用信號階段，通過抽取器以同樣的方式得到N路混合信號，由于信號傳輸環(huán)境短時間內(nèi)基本不變，并且在實際工作環(huán)境中，同一空間內(nèi)的電臺通常要按照頻率分配方案分配不同的工作頻率，即同址干擾信號的頻率與有用信號頻率是不一樣，因此基于有用信號與其他干擾信號的頻率的不同，濾波器跟蹤有用信號的權系數(shù)與跟蹤干擾信號的權系數(shù)是不一樣的，可以將第一級濾波器作為固定濾波器，保持第一級濾波器系數(shù)不變，達到抵消干擾信號的目的，此時主通道信號為Xl+Sl，參考通道信號為
X2+S2，X3+S3> ，XN+SN，于是有 y/n) = w' (s(n) + x(h)) s(n) = /S2(H),s/n),-",s'(n)/:s/n) = /s (n),s/n — /)，…，sfi1- L)j
權利要求
1.一種自適應同址干擾抵消方法，其特征是包括如下步驟: 第一步，將接收端的天線接收的信號進行過采樣后抽取成N路信號，其中過采樣速率為fs，抽取后每路的等效采樣速率為fes，有fs=Nfes，且fes與接收信號間應滿足抽樣定理要求fes>=2fmax，fmax為接收信號的最高頻率； 第二步，在純干擾階段，即收發(fā)電臺收到呼號前、通信鏈路未建立的階段；此時接收天線收到信號僅包含同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路信號為Xl，X2, , xN,選取這N路信號中的任意一路作為主通道信號即X1，其他N-1路信號則作為參考通道信號即叉2，叉3，...，Xn ; 第三步，將x2，x3，...，Xn共N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并調(diào)整第一級濾波器系數(shù)，使第一級濾波器輸出信號與主通道信號X1相減所得誤差信號的功率最??； 第四步，在含有用信號階段，即收發(fā)電臺間經(jīng)呼號和握手、雙方通信鏈路建立后的階段；此時接收天線接收的信號為有用信號S、同址干擾信號和噪聲，令此時過采樣并抽取的N路彳目號為Xi+S1, x2+s2,..., xN+sn,選取這N路彳目號中的任意一路作為主通道彳目號即Xi+S1,其他N-1路彳目號則作為參考通道彳目號即X2+S2, X3+S3,...，xN+sn ； 第五步，將x2+s2，X3+S3,%+\共N-1路參考通道信號輸入到第一級濾波器中，并保持第一級濾波器系數(shù)不變，將第一級濾波器的輸出信號與主通道信號Xl+Sl相減后的誤差信號作為第二級濾波器的輸入； 第六步，調(diào)整第二級濾波器系數(shù)，使第二級濾波器的輸出信號與主通道信號Xl+Sl相減所得誤差信號的功率最小，此時第二級濾波器的輸出信號即為恢復出的有用信號。`
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應同址干擾抵消方法，其特征是，接收的信號經(jīng)過采樣后抽取為2 8路信號，即N的取值介于2 8之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種自適應同址干擾抵消方法，其特征是，第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。
4.一種自適應同址干擾抵消裝置，其特征在于，主要由抽取器、第一級濾波器和第二級濾波器組成；其中抽取器的輸入端與接收天線相耦合；抽取器的N個輸出端中的I個主通道輸出端接入第一級濾波器和第二級濾波器的控制端，N-1個參考通道輸出端與第一級濾波器的輸入端相連；第一級濾波器的輸出端接入第二級濾波器的輸入端，第二級濾波器的輸出端I禹合出至接收機的輸入端。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種自適應同址干擾抵消裝置，其特征是，抽取器的輸出端個數(shù)N介于2 8之間。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種自適應同址干擾抵消裝置，其特征是，所述第一級濾波器和第二級濾波器均為自適應濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自適應同址干擾抵消方法和裝置，其采用多個參考輸入信號，并且將濾波過程分為兩個階段對信號進行處理，以抑制多個同址干擾信號。本發(fā)明能夠有效抑制多部設備產(chǎn)生的同址干擾，且僅需在接收天線處進行數(shù)據(jù)采集，無需干擾信號的耦合采集裝置，使得自適應干擾抵消模塊簡單化，更加適合實時狹窄的工作環(huán)境。
文檔編號H04L25/03GK103248595SQ201310166578
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權日2013年5月8日
發(fā)明者謝躍雷, 歐陽繕, 劉潔, 晉良念, 陳紫強, 劉慶華, 蔣俊正, 肖海林, 丁勇 申請人:桂林電子科技大學