[發明專利]一種基于自適應濾波的無源互調干擾抑制方法

有效

• 申請號: 201410226937.0
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103986482A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 田露;王帥;卜祥元;安建平;曹文慧;高曉錚
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種全雙工通信系統中無源互調干擾抑制方法，尤其涉及一種基于自適應濾波的無源互調干擾抑制技術，屬于無線通信信號處理技術領域，尤其屬于全雙工通信系統技術領域。

背景技術

無源互調(PIM)是指由兩個或兩個以上頻率成分經過無源器件非線性效應產生的一族產物，其頻率為基波頻率的線性組合。當線性組合產物落入通信接收機的通帶內即形成干擾。無源互調廣泛存在于通信系統中，是難以完全消除的現象，最早在上世紀70年代就被發現。隨著通信需求的提高，高功率和高靈敏度已成為發展方向。通信所需的天線尺寸越來越大，受平臺限制被迫采用收發公用技術。在雙工器隔離度低的天線收發共用通信系統中，無源互調產物更易進入接收頻帶形成干擾，且無法通過頻域濾波的方式將其濾除。以移動通信直放站為例，下行大功率發射信號的無源互調產物會落入上行接收頻帶內，對通信系統造成影響。

通過頻帶規劃和跳頻圖樣設計即可減小窄帶移動通信系統中的無源互調干擾。而對于寬帶移動通信系統中仍存在無源互調干擾的問題。

2011年5月，愛立信公司申請名為“Dynamic?Cancellation?of?Passive?Intermodulation?Interference”的發明專利，提出PIM干擾對消的數字信號處理解決方案。該方法能夠一定程度地對PIM干擾信號進行抵消，但是它最大的缺點是，需要周期性或者突發地中斷通信，進行參數估計，對已經成熟的衛星通信體制適應性不強。

同年，在“IEEE?TRANSACTIONS?ON?MICROWAVE?THEORY?AND?TECHNIQUES”雜志上發表的名為“Successive?Regeneration?and?Adaptive?Cancellation?of?Higher?Order?Intermodulation?Products?in?RF?Receivers”的論文中提到了一種模擬重建與數字信號結合的處理辦法進行PIM對消。其基本思想是，通過對二階互調及低階奇數階互調進行模擬，以估計高階互調分量，進而估計各階互調系數，進行干擾對消。該方法需要額外的硬件支持，并且其非線性特性與系數估計都存在較大不確定度，并不適合實際應用。

2008年VTC會議上發表的一篇名為“A?Stochastic?Gradient?LMS?Algorithm?for?digital?Compensation?of?Tx?Leakage?in?Zero-IF-Receivers”中，詳細地闡述了采用自適應濾波的方法進行PIM干擾的原理，并給出了性能優化曲線。但是其模型過于簡化，且僅考慮了二階互調。

發明內容

本發明的目的是解決全雙工通信系統的無源互調干擾問題，提出了一種基于自適應濾波的無源互調干擾抑制方法，在不增加額外硬件設備的前提下，自適應地實現無源互調干擾的實時快速抑制。

一種基于自適應濾波的無源互調干擾抑制方法，其實現步驟如下：

步驟1、利用發射信號特征，如載波數量、頻點等信息，分析各階PIM產物特性，如頻率、帶寬等。

步驟2、根據接收機確定PIM產物有效干擾分量，即計算落入接收頻帶內的PIM信號。

步驟3、利用大功率發射信號上變頻前的中頻或基帶信號對PIM有效干擾分量的中頻信號進行重建。

重建模型由無記憶非線性系統與記憶線性系統級聯組成，分別對應互調過程和互調產物的延時傳輸與幅度耦合。記憶線性系統一般選用橫向濾波器，無記憶非線性系統常選用冪級數模型。

步驟4、對接收端接收到的射頻信號,進行下變頻并采樣，得到中頻數字信號。

步驟5、將接收端的中頻信號與重建后的PIM干擾信號分量輸入自適應濾波器。根據自適應濾波原理，以約束最小輸出能量為準則，獲得濾波器抽頭權值及各階PIM產物權重的最優值。迭代過程可采用最小均方算法(LMS)或遞歸最小二乘算法(RLS)，自適應調節模型參數，實現實時快速的對消。無源互調干擾抑制方法原理如圖1所示。此時，輸出信號即為經過PIM干擾抑制之后的中頻信號。

一種基于自適應濾波的無源互調干擾抑制方法，其特征在于實現步驟如下：

步驟1)利用發射信號特征，分析各階PIM產物的特性；

步驟2)根據接收機確定步驟1)中PIM產物的有效干擾分量，即計算落入接收頻帶內的PIM信號；

步驟3)利用發射信號上變頻前的中頻或基帶信號對PIM有效干擾中頻信號分量進行重建；