一种卫星信号设备的自干扰对消方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及卫星通信技术领域，具体为一种卫星信号设备的自干扰对消方法及系统，其中方法包括；初始化阶段，获取卫星信号设备的发送和接收的通信信号，使用递归最小二乘算法来训练自适应非线性补偿的系数，得到补偿系数；正常阶段，使用所述补偿系数补偿所述卫星信号设备的非线性，完成所述卫星信号设备的正常通信。弥补了现有技术中未考虑非线性效应的缺陷，使其适用于具有非线性特性的行波放大器的卫星通信设备。具体地，通过使用递归最小二乘算法来训练卫星通信系统中的自适应非线性补偿的系数，有效地对卫星通信设备中的非线性效应进行了纠正。尤其适用于当信号强度越强越容易出现非线性失真的通信场景。易出现非线性失真的通信场景。易出现非线性失真的通信场景。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星信号设备的自干扰对消方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，尤其是一种卫星信号设备的自干扰对消方法及系统。

技术介绍

[0002]随着互联网、高清视频、3D电视等宽带多媒体服务的普及，对高速、高质量的通信服务的需求日益增长。而卫星通信系统是提供全球广覆盖的高速、高质量通信服务的理想选择。然而，卫星通信系统的频谱资源十分有限，而卫星通信系统的发展和应用需要越来越多的频谱资源。因此，高效的频谱利用已成为卫星通信系统中最重要的性能指标之一。
[0003]为了提高频谱效率，卫星通信引入共享频带传输的概念，可以有效地提高频谱的利用率。与传统的卫星传输方案相比，共享频带传输可以通过在前向链路和返回链路中共享下行链路频带来提高频谱效率。然而，这些频带共享会导致上行信号和下行信号发生叠加，下行信号变为了不同源信号的总和，除本体信号外的其他信号都认为是对下行信号的干扰，即自干扰。自干扰会导致卫星通信中断或接收信噪比下降，这些因素都会导致通信质量降低。因此，在卫星通信中需要采取技术手段来减少自干扰的影响，以确保通信质量。
[0004]在没有非线性效应信道条件下，通过调整时间和增益，使用上行信号的样本可以有效消除自干扰。现有技术常使用线性自适应滤波器对共享频带传输的自干扰进行消除，但该方法并未考虑非线性效应。非线性效应是指在传输过程中，信号的失真或扭曲程度与信号本身的强度成非线性关系，通常情况下，信号强度越强，就越容易出现非线性失真。非线性效应的未知性和时变性发生的原因归结于行波放大器非线性特性会随着自身状态和环境因素而变化，如老化和温度效应。然而，在卫星通信场景中，卫星通信的地面基站大多会使用具有非线性特性的行波放大器，因此在通信中非线性效应是难以避免的。由于非线性失真会使信号频谱发生变化，而自干扰也会影响信号的频谱，一些情况下，非线性效应可能会增加自干扰的程度。因此，为了有效地消除卫星通信中的自干扰，应当对系统中的非线性效应进行纠正。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术问题，本专利技术提供了一种卫星信号设备的自干扰对消方法，包括以下步骤：
[0006]S1，初始化阶段，获取卫星信号设备的发送和接收的通信信号，使用递归最小二乘算法来训练所述卫星信号设备的自适应非线性补偿的系数，得到补偿系数；
[0007]S2，正常阶段，使用所述补偿系数补偿所述卫星信号设备的非线性，完成所述卫星信号设备的正常通信。
[0008]优选地，所述S1具体包括：
[0009]S11，利用卫星通信设备发送和接收通信信号，对通信信号进行人工处理后得到纯净信号；
[0010]S12，对纯净信号进行符号定时恢复、帧同步，并使用递归最小二乘算法来训练自适应非线性补偿的系数。
[0011]优选地，所述S12具体包括：
[0012]S121，基于原始信号和补偿后信号构建记忆多项式等式；
[0013]S122，对所述记忆多项式等式逆操作求解得到补偿系数等式；
[0014]S123，使用递归最小二乘对所述补偿系数等式进行处理得到差值期望等式，再逆向求解得到所述补偿系数的值，其中，差值期望为允许观测值和估计值的差距范围。
[0015]优选地，所述记忆多项式等式为：
[0016][0017]其中， 和分别表示第（n
‑
1）个抽样点原始信号和第n个抽样点补偿后的信号，表示第个抽样点原始信号，是表征卫星通信设备中的非线性的补偿系数，的共轭矩阵，n是抽样点数，K和L分别表示记忆多项式的阶数和记忆深度，k为0~K之间取值的中间变量，l为0~L之间取值的中间变量。
[0018]优选地，所述S12具体包括：使用下列式子所代表的递归最小二乘求得最优的控制系数，的形式为矩阵形式，并通过最优的控制系数得到 从而逆操作得到补偿系数；
[0019][0020][0021][0022]其中， ，为遗忘因素，且，i为0~n之间取值的中间变量；为所述卫星通信设备中的行波放大器的第i个抽样点的输入输出差值；为控制系数，为差值期望；表示第n个抽样点对应的增益向量，，表示 的共轭；表示逆相关矩阵，代表的转置矩阵，代表第n个抽样点的上一个抽样点即第（n
‑
1）各抽样点所对应的控制系数的转置；表示第n个抽样点原始信号，为的转置矩阵。
[0023]优选地，所述S2具体包括：
[0024]S21，所述卫星通信设备发送和接收通信信号，得到含自干扰的初始信号；
[0025]S22，对所述初始信号进行符号定时恢复、帧同步、载波偏移频率估计；
[0026]S23，通过线性自适应滤波器进行干扰消除。
[0027]优选地，所述符号定时恢复具体包括：
[0028]使用Gardner算法，通过比较相邻两个符号时刻对应的样本之间的乘积差异，来判断当前符号是否正确采样，实现符号定时。
[0029]优选地，所述帧同步具体包括：
[0030]计算接收信号和已知前导码之间的互相关，并且选择具有最大互相关幅度的点以找到分组的起始点；将与分组的初始数据部分的互相关与阈值进行比较，在与前导部分的互相关的幅度最大并且与初始数据部分的互相关性的幅度大于阈值的点处建立帧同步。
[0031]优选地，所述载波偏移频率估计具体包括：
[0032]在用零填充后使用大尺寸的离散傅立叶变换以得到初始估计的载波偏移频率效应；
[0033]在补偿初始载波偏移频率效应之后，将发送信号的共轭与接收信号相乘。
[0034]本专利技术还提供了一种卫星信号设备的自干扰对消系统，所述系统用于实现卫星信号设备的自干扰对消方法，包括：
[0035]初始化模块，通过使用递归最小二乘算法来训练卫星信号设备的自适应非线性补偿的系数，得到补偿系数；
[0036]补偿模块，通过使用所述补偿系数补偿所述卫星信号设备的非线性，完成所述卫星信号设备的正常通信。
[0037]本专利技术的有益效果体现在：弥补了现有技术中未考虑非线性效应的缺陷，使其适用于具有非线性特性的行波放大器的卫星通信设备。具体地，通过使用递归最小二乘算法来训练卫星通信系统中的自适应非线性补偿的系数，有效地对卫星通信设备中的非线性效应进行了纠正。尤其适用于当信号强度越强越容易出现非线性失真的通信场景。
附图说明
[0038]图1为本专利技术所提供的卫星信号设备的自干扰对消方法流程图；
[0039]图2为本专利技术所提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
[0040]图3为本专利技术所提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星信号设备的自干扰对消方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，初始化阶段，获取卫星信号设备的发送和接收的通信信号，使用递归最小二乘算法来训练所述卫星信号设备的自适应非线性补偿的系数，得到补偿系数；S2，正常阶段，使用所述补偿系数补偿所述卫星信号设备的非线性，完成所述卫星信号设备的正常通信。2.根据权利要求1所述的卫星信号设备的自干扰对消方法，其特征在于，所述S1具体包括：S11，利用卫星通信设备发送和接收通信信号，对通信信号进行人工处理后得到纯净信号；S12，对纯净信号进行符号定时恢复、帧同步，并使用递归最小二乘算法来训练自适应非线性补偿的系数。3.根据权利要求2所述的卫星信号设备的自干扰对消方法，其特征在于，所述S12具体包括：S121，基于原始信号和补偿后信号构建记忆多项式等式；S122，对所述记忆多项式等式逆操作求解得到补偿系数等式；S123，使用递归最小二乘法对所述补偿系数等式进行处理得到差值期望等式，再逆向求解得到所述补偿系数的值，其中，差值期望为允许观测值和估计值的差距范围。4.根据权利要求3所述的卫星信号设备的自干扰对消方法，其特征在于，所述记忆多项式等式为： ；其中， 和分别表示第（n
‑
1）个抽样点原始信号和第n个抽样点补偿后的信号，表示第个抽样点原始信号，是表征卫星通信设备中的非线性的补偿系数，的共轭矩阵，n是抽样点数，K和L分别表示记忆多项式的阶数和记忆深度，k为0~K之间取值的中间变量，l为0~L之间取值的中间变量。5.根据权利要求4所述的卫星信号设备的自干扰对消方法，其特征在于，所述S12具体包括：使用下列式子所代表的递归最小二乘求得最优的控制系数，的形式为矩阵形式，并通过最优的控制系数得到 从而逆操作得到补偿系数； ； ； ；其中， ，为遗忘因素，且，i为0~n之间取值的中间变量；为所述卫星通信设备中的行波放大器的第i个抽样点的输入输出差值...

【专利技术属性】
技术研发人员：常兴，
申请(专利权)人：武汉能钠智能装备技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：