一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法技术

本发明专利技术公开一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法：首先，建立多抽头射频重建通道，对每一条重建支路引入固定时延；然后，建立每一条支路的幅度参数和相位参数的调整目标，基于所述调整目标得到每一支路的幅度参数值和相位参数值；最后，通过获得的幅度参数值和相位参数值，重建出自干扰信号的反相信号，然后将所述反相信号与接收信号进行合并。当存在有用信号，且有用信道为时变信道时，所述幅度参数和相位参数的调整目标确定方法为，对反馈信号与接收信号的相关累加结果的绝对值求功率，并以反馈信号功率进行归一化。本发明专利技术对自干扰信号进行有效抑制，进而抑制了有用信号的变化对射频自干扰抑制性能的影响，弥补现有射频自干扰抑制方法的缺陷。

A method for suppressing radio frequency self interference based on correlated energy

The invention discloses a RF energy based self interference suppression method: firstly, establish the multi tap RF channel reconstruction, the introduction of fixed delay for each branch and then adjust the target reconstruction; establish the amplitude parameters and phase parameters of each branch, the adjusted target amplitude parameters of each branch value based on the parameter values and phase; finally, the amplitude and phase values of the parameters obtained from the parameter values, reconstruction signals of interference signals, then the signals and receiving signals are combined. In the presence of the useful signal, and useful channel time-varying channels, adjust the amplitude and phase parameters of the target parameters, the absolute value of correlation results of the feedback signal and the received signal power, and normalized to the feedback signal power. The invention can effectively restrain the self interference signal, thereby inhibiting the useful signal of RF self interference suppression performance, make up for deficiencies in the existing RF self interference suppression method.

【技术实现步骤摘要】
一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法
本专利技术涉及一种射频自干扰抑制方法，更具体的涉及一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，属于无线通信

技术介绍
全双工通信中自干扰抑制分为三个阶段：第一阶段天线自干扰抑制，主要方法为天线空间隔离、极化隔离和环形器隔离等；第二阶段是射频自干扰抑制，包括直接耦合射频自干扰抑制和数字辅助射频自干扰抑制；第三阶段是数字自干扰抑制，主要方法为自干扰估计法、自适应滤波法等。由于经过天线隔离后的自干扰信号功率通常大于期望信号功率，如果直接将该信号送入接收机，会造成ADC饱和，使得有用信号量化位数过少甚至被量化噪声淹没，因此在自干扰信号送入接收通道之前必须进行射频自干扰抑制。射频自干扰抑制过程中，首先将射频发射信号耦合出一路经过多路重建通道，重建出与接收射频自干扰信号幅度相同相位相反的信号，在射频接收通道之前，将重建出的信号与接收信号合成，实现自干扰抑制。同频全双工通信机射频自干扰抑制结构，如图1所示，包含一根发射天线和一根接收天线。由于全双工收发信机接收和发射在同一频段同一时间进行，接收天线除收到远端设备的有用信号外，还会收到近端设备天线发射的信号。近端设备收发天线距离近，使得近端发射信号对近端接收有用信号造成强自干扰，并且自干扰信号呈现多径效应，通常包含一条强直射径和若干周围环境的反射径。为了对多径自干扰进行有效的抵消，需要设计多抽头射频重建通道，对每一条重建支路引入固定时延，然后通过调整每一支路的幅度和相位重建出自干扰信号的反相信号，然后将重建自干扰信号与接收信号进行合并，实现对自干扰信号的抑制。每条支路的幅度和相位参数通过梯度下降法进行自适应调整，而梯度下降法调整支路参数的依据称为调整目标。近端射频发射信号xn(t)可以表示为：xn(t)＝Re{bn(t)exp(jωct)}(1)其中，bn(t)为复基带等效信号模型，ωc为载波角频率，Re{·}表示取实部运算。近端设备接收到的自干扰信号可以表示为：其中，M为自干扰多径条数，hi为第i条径的增益，di表示第i条径的传播时延，表示第i径的相位改变量，Dn＝[b(t-d1)exp(-jωcd1)...b(t-dM)exp(-jωcdM)]Τ，射频重建通道，重建自干扰输出可以表示为：其中，N为重建通道包含支路数量，hi为重建通道第i条支路可调衰减器的增益，di表示重建通道第i条支路的时延调整量，表示重建通道第i支路的移相器对相位改变量，Dr＝[b(t-τ1)exp(-jωcτ1)...b(t-τM)exp(-jωcτM)]Τ表示时延调整的影响，表示幅度增益和相位改变的影响。时延调整通常采用手动调电缆长度的方式进行。远端设备射频发射信号xf(t)可以表示为：xf(t)＝Re{bf(t)exp(jωct)}(4)则近端设备收到的有用信号可以表示为：其中，M为多径条数，ηi为第i条多径的增益，βi表示第i条多径的时延，θi表示第i多径的相位改变，Df＝[b(t-β1)exp(-jωcβ1)...b(t-βM)exp(-jωcβM)]Τ表示多径时延的影响，Hn＝[η1exp(-jθ1)η2exp(-jθ2)...ηMexp(-jθM)]Τ表示多径幅度增益和相位改变的影响。则经过射频自干扰抑制之后的信号可以表示为:相关文献显示，全双工通信实验的射频自干扰抑制都是采用直接功率法，没有考虑有用信号对射频自干扰抑制的影响。经过射频抑制后的信号功率记为prx：prx＝E(|z(t)|2)(6)根据公式(5)，射频自干扰抑制的目的在于使得残余自干扰功率最小，通过调整Hr使得整体逼近传统射频自干扰抑制方法调整Hr的方法如下：固定重建通道各支路时延主要限于射频器件对时延调整的精度和范围，通常采用手动调整射频线缆长度的方式，调整各支路时延τi，因此在射频自干扰抑制过程中，重建通道各支路时延τi为固定值。通过自适应控制算法，如梯度下降法，以射频抑制后信号功率prx为目标函数，自适应控制重建通道各支路的幅度和相位，也就是改变公式(5)中的Hr。当prx减小时，重建自干扰信号就逐渐接近自干扰信号传统射频自干扰抑制方法中，以射频抑制后信号功率prx为目标函数，通过自适应控制方法，调整重建通道各支路参数，达到自干扰抑制的目的。在不存在有用信号时，这种方法是一种凸优化方法，能够找到最优的幅度和相位。但是存在有用信号时，传统方法已经不是凸优化的方法，射频抑制后信号功率prx不能准确反应出残留自干扰功率，找到的幅度和相位不是最优值，干扰抑制后的残留功率总是大于有用信号功率波动量。总的来说，直接功率法射频自干扰抑制存在以下诸多局限性：第一，有用信号的存在会限制射频自干扰抑制性能。直接功率法以射频抑制后信号的功率作为幅度参数和相位参数自适应调整方法的优化目标，射频抑制能够进行的前提是参数调整目标能够准确反映自干扰功率的变化，当自干扰功率下降到一定水平后，自干扰功率的变化将小于有用信号功率的变化，使得参数调整目标不能正确反映自干扰功率的变化，因此射频自干扰抑制受到有用信号的限制。第二，没有有用信号时，开启流程变得复杂(以点对点全双工通信为例)：近端开机，进行射频自干扰抑制(此时远端未发射信号)，近端射频自干扰抑制完成，固定重建通道相关参数，主端关闭发射信号。远端开机进行射频自干扰抑制，完成操作之后，远端固定重建通道参数。可见，采用直接功率法，导致全双工通信建立过程复杂化。最后，除了以上局限性外，还有射频自干扰抑制不能在通信过程中实时对重建通道参数进行调整以对自干扰信道的变化进行跟踪等。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，消除有用信号的影响，提高功率控制的精准性。技术方案：本专利技术所述一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，在全双工通信中，通信设备包括近端设备和远端设备，近端设备接收到近端设备发射的自干扰信号和远端设备发射的有用信号，近端设备接收端采用的射频自干扰抑制的具体方法为：首先，建立多抽头射频重建通道，对每一条重建支路引入固定时延；然后，建立幅度参数和相位参数的优化目标，以所述建立的优化目标为基准，对每一重建支路的幅度参数和相位参数进行调整；最后，通过获得的幅度参数和相位参数重建出自干扰信号的反相信号，然后将所述反相信号与接收信号进行合并，实现对射频自干扰信号的抑制；所述幅度参数和相位参数的优化目标确定方法为：接收信号z(t)经过ADC采样后为z(nT)表示为：z(nT)＝rsi(nT)+rf(nT)+n(nT)(7)其中，T表示ADC采样时间间隔，rsi(nT)表示为残余自干扰信号，rf(nT)表示有用信号，n(nT)表示加性高斯白噪声。经过ADC采样后的反馈信号为rfb(nT)，则反馈与接收相关进行相关累加可以表示为：其中，L为累加长度，这里z(nT)为实信号，因此对z(nT)取共轭等于其本身。对相关结果求功率，并以反馈功率进行归一化，得到幅度参数和相位参数的调整目标pcorr(X)：其中，|pfb＝E(|rfb(nT)|2)为反馈信号功率。通常可以采用凸优化理论的梯度下降法，得到幅度参数值和相位参数值。有益效果：本专利技术提出一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，使得该方法能够在残余自干扰信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，在全双工通信中，通信设备包括近端设备和远端设备，近端设备接收端采用的射频自干扰抑制的具体方法为：首先，建立多抽头射频重建通道，对每一条重建支路引入固定时延；然后，建立幅度参数和相位参数的优化目标，以所述建立的优化目标为基准，对每一重建支路的幅度参数和相位参数进行调整；最后，通过获得的最优幅度参数和相位参数重建出自干扰信号的反相信号，然后将所述反相信号与接收信号进行合并，实现对射频自干扰信号的抑制；其特征在于，所述优化目标为相关能量，具体计算方法为，先求近端设备的反馈信号与近端设备的接收信号的相关累加结果的绝对值，然后对相关累加结果的绝对值求功率，并以反馈信号功率进行归一化，所述近端设备的接收信号包括近端设备发射的自干扰信号和远端设备发射的有用信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于相关能量的射频自干扰抑制方法，在全双工通信中，通信设备包括近端设备和远端设备，近端设备接收端采用的射频自干扰抑制的具体方法为：首先，建立多抽头射频重建通道，对每一条重建支路引入固定时延；然后，建立幅度参数和相位参数的优化目标，以所述建立的优化目标为基准，对每一重建支路的幅度参数和相位参数进行调整；最后，通过获得的最优幅度参数和相位参数重建出自干扰信号的反相信号，然后将所述反相信号与接收信号进行合并，实现对射频自干扰信号的抑制；其特征在于，所述优化目标为相关能量，具体计算方法为，先求近端设备的反馈信号与近端设备的接收信号的相关累加结果的绝对值，然后对相关累加结果的绝对值求功率，并以反馈信号功率进行归一化，所述近端设备的接收信号包括近端设备发射的自干扰信号和远端设备发射的有用信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：周娟，沈莹，何梦，薛雅娟，周杨，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51