一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法，对自反馈信道估计滤波器w(n)进行迭代更新，每一次迭代更新时，在自反馈信道估计滤波器w(n)的更新量中减去由于接收信号样本不独立同分布而造成的估计干扰值，保证w(n)能最终无偏的收敛于GHLI(n)，利用自反馈信道估计滤波器w(n)在时域减去自反馈干扰信号，最终发送信号只是源端到同频全双工系统的接收信号的放大，而基本不再受到自反馈的干扰而影响信号质量或出现自激现象。本发明专利技术相比传统方法能更快更准确地进行自反馈干扰信道估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，更为具体地讲，涉及一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法。
技术介绍
在无线通信领域，比较典型的同频全双工SIS0(Simple Input Simple Output,单输入单输出)系统有语音功放系统和无线移动通信中的中继站系统。同频全双工SISO系统，将通过单根接收天线收到的特定频段信号通过处理后同频的通过单根发送天线发送，一般起到将信号中继放大从而增大信号覆盖面积的作用。由于全双工系统中，发送天线与接收天线同时同频工作，将导致发送天线发送的信号被接收天线收到，形成信号路径的闭环，造成自反馈干扰。主要造成如下影响:1)自反馈信号对接收天线有用信号造成干扰，影响通信质量和通信系统容量；2)当闭环增益过大时，将导致自激现象，阻断通信。在传统同频全双工SISO系统中的自反馈干扰抑制方法主要有归一化最小均方误差 NLMS (Normalized Least Mean Square)算法和递归最小二乘 RLS (Recursive LeastSquare)算法，两种算法核心思想都是通过对自反馈信道的估计从接收信号中减去自反馈干扰信号。RLS算法利用曲线模拟实现对自反馈信道的估计，收敛性强，收敛速度快，收敛精度高，抗干扰性强，但实现复杂度较高，不适宜于工程实现。NLMS算法通过误差信号和发送信号的相关性实现对自反馈信道的估计，其性能不及RLS算法，但满足工程要求且复杂度较低易于工程实现。本专利技术主要基于NLMS自反馈干扰时域抵消算法。附图说明图1是同频全双工SISO系统自反馈干扰抵消的典型结构。如图1所示，Hsk为源端到同频全双工SISO系统信道，Hu G Cixu为自反馈干扰信道，L'为自反馈干扰信道的长度。令源信号为X [n]，同频全双工SISO系统接收来自源端的接收信号为in (n)，自反馈信号为yF (n)，发送信号为e (n)，发送延迟k个样本点信号为u (n) = e(n-k)，功放增益为G。当利用e(n)与u(n)相关性得到的自反馈信道估计量满足w(n) =GHLI(n)时，自干扰将被抵消。但是在研究中发现NLMS算法的性能受到天线接收信号的统计特性严重影响。当天线接收来自源端的信号样本in(n)序列间不满足独立同分布统计特性或其均值E{in (n)}幸0时，NLMS算法对同频全双工SISO系统自反馈信道的估计将出现较大偏差，w (n)不能收敛于GHu (n)，进而大大降低自反馈干扰的抵消效果和信号质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法，对NLMS算法进行改进，在同频全双工SISO系统接收的来自源端的信号样本不满足独立同分布特性或均值为零特性时，对自反馈信道进行较精确的估计，从而在时域严格抵消自反馈干扰。为实现上述专利技术目的，本专利技术同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法，其特征在于包括以下步骤:(I)、根据实际情况设置自反馈信道估计滤波器长度L，自反馈信道估计滤波器可表示为w (n) = [wQ (n)，W1 (n)，...，W1^1Oi)],其中W1Oi), 0彡I彡L-1为自反馈信道估计滤波器的第I个元素；初始化自反馈信道估计滤波器w (0) =0，此时同频全双工SISO系统发送信号未进行自反馈干扰抑制，时刻n时的发送信号记为:e (n) = in (n) +yF (n) +Ii1 (n)；其中，in(n)是同频全双工SISO系统接收的来自源端的接收信号，yF(n)是同频全双工SISO系统的自反馈信号，Ii1(Ii)为同频全双工SISO系统接收的噪声；(2)、提取并存储X个连续的发送信号样本点，构成Z个发送信号序列e (n-z) G CMX1, 0 < z < Z-l, M 为发送信号序列 e (n-z)的长度，e(n_z) = [e (n_z)，e (n_z_1),..., e (n-z- (M-1))],其兀素 e (n_z_p), 0 ^ p ^ M-1 表不第 n_z_p 时刻的发送/[目号；使用滑动相关技术，计算发送信号序列e(n-z)的滑动相关量E{eH(n-z)e (n-z-1)},滑动相关量 E {eH(n-z)e (n-z-1)}表示 eH(n_z) e (n-z-1)的期望,其中 eH(n_z)为 e (n-z)的转置共轭,e (n-z-1) = [e (n-z-1)，e (n-z-1-1)， ，e (n-z-1-(M-1))],其元素e (n-z-1-p)表示第n-z-1-p时刻的发送信号，i为发送信号序列e (n_z)的滑动长度，i =1，2，...，Q，Q为滑动长度最大值；发送信号样本点数量X、发送信号序列数量Z、发送信号序列长度M与滑动长度最大值Q均根据实际情况设置，需满足Z+M+Q ( X ；令滑动长度i = 1，2...Q，计算Q个滑动相关量，将滑动相关量最大值对应的对应的i值作为自反馈信道的反馈时延k。；(3)、实时提取同频全双工SISO系统接收的来自源端的接收信号in (n)，计算其统计样本能量E{|in(n)|2}，其中I in(n) I表示接收信号in(n)的模；计算接收信号in(n)的自相关量 ^in(n) (k。):Rin(n) (k0) = [E{in(n)*in(n-k。)}，E{in(n)*in(n-k0-l)}， ，E{in(n)*in(n-k0-(L_1))}]T其中，inO1-k。-〗)为接收的来自源端的第n-k。-〗时刻的接收信号，in (n) *为in(n)的共轭；(4)、初始化自反馈信道估计滤波器更新次数N = 1，根据实际需要设置更新步进因子《 ;将信号采样周期记为Ts，根据需要设置每次更新所需的发送信号样本点数量S，则自反馈信道估计滤波器的更新间隔I； = SXTs ;完成步骤(4)后，令当前时刻t=0 ；(5)、在时间区间t G [(N-1)Tr, NTJ内实时提取S个发送信号样本点e (m)，(N-1) Tr/Ts+1 ^ m ^ NTr/Ts,构建每个发送信号样本点的延迟信号序列u(m) = [u (m), u(m-l),..., u(m- (L-1) ]T, u (m-1)为发送信号 e(m_l)延迟 k。个样本点获得的延迟信号；此时e(m)引入自反馈干扰信号抑制，即:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）、根据实际情况设置自反馈信道估计滤波器长度L，自反馈信道估计滤波器可表示为w(n)=[w0(n),w1(n),...,wL?1(n)]，其中wl(n),0≤l≤L?1为自反馈信道估计滤波器的第l个元素；初始化自反馈信道估计滤波器w(0)=0，此时同频全双工SISO系统发送信号未进行自反馈干扰抑制，时刻n时的发送信号记为：e(n)＝in(n)+yF(n)+n1(n)；其中，in(n)是同频全双工SISO系统接收的来自源端的接收信号，yF(n)是同频全双工SISO系统的自反馈信号，n1(n)为同频全双工SISO系统接收的噪声；（2）、提取并存储X个连续的发送信号样本点，构成Z个发送信号序列e(n?z)∈CM×1,0≤z≤Z?1，M为发送信号序列e(n?z)的长度，e(n?z)＝[e(n?z),e(n?z?1),...,e(n?z?(M?1))]，其元素e(n?z?p),0≤p≤M?1表示第n?z?p时刻的发送信号；使用滑动相关技术，计算发送信号序列e(n?z)的滑动相关量E{eH(n?z)e(n?z?i)}，滑动相关量E{eH(n?z)e(n?z?i)}表示eH(n?z)e(n?z?i)的期望，其中eH(n?z)为e(n?z)的转置共轭，e(n?z?i)＝[e(n?z?i),e(n?z?i?1),...,e(n?z?i?(M?1))]，其元素e(n?z?i?p)表示第n?z?i?p时刻的发送信号，i为发送信号序列e(n?z)的滑动长度，i＝1,2,...,Q，Q为滑动长度最大值；令滑动长度i＝1,2...Q，计算Q个滑动相关量，将滑动相关量最大值对应的对应的i值作为自反馈信道的反馈时延ko；（3）、实时提取同频全双工SISO系统接收的来自源端的接收信号in(n)，计算其统计样本能量E{|in(n)|2}，其中|in(n)|表示接收信号in(n)的模；计算接收信号in(n)的自相关量Rin(n)(ko)：Rin(n)(ko)＝[E{in(n)*in(n?ko)},E{in(n)*in(n?ko?1)},...,E{in(n)*in(n?ko?(L?1))}]T其中，in(n?ko?l)为接收的来自源端的第n?ko?l时刻的接收信号，in(n)* 为in(n)的共轭；（4）、初始化自反馈信道估计滤波器更新次数N＝1，根据实际需要设置更新步进因子α；将信号周期记为Ts，根据需要设置每次更新所需的发送信号样本点数量S，则自反馈信道估计滤波器的更新间隔Tr＝S×Ts；完成步骤（4）后，令当前时刻t=0；（5）、在时间区间t∈[(N?1)Tr，NTr]内实时提取S个发送信号样本点e(m),(N?1)Tr/Ts+1≤m≤NTr/Ts，构建每个发送信号样本点的延迟信号序列u(m)=[u(m),u(m?1),...,u(m?(L?1)]T，u(m?l)为发送信号e(m?l)延迟ko个样本点获得的延迟信号；此时e(m)引入反馈干扰抵消，即：e(m)=in(m)+yF(m)+n1(m)-Σl=0L-1wl*(N-1)u(m-l)其中，是wl(N?1)的共轭；根据S个发送信号样本点和其延迟信号序列计算如下统计量：E{e*(m)}=TsTrΣj=(N-1)Tr/Ts+1NTr/Tse*(j)E{e(m)}=TsTrΣj=(N-1)Tr/Ts+1NTr/Tse(j)E{u(m)}=TsTrΣj=(N-1)Tr/Ts+1NTr/Tsu(j)E{e*(m)u(m)}=TsTrΣj=(N-1)Tr/Ts+1NTr/Tse(j)u(j)E{||u(m)||2}=TsTrΣj=(N-1)Tr/Ts+1NTr/Ts||u(j)||2其中，e*(m)为e(m)的共轭，E{e(m)}与E{e*(m)}分别表示S个e(m)与e*(m)的期望，E{u(m)}表示S个延迟信号序列u(m)的期望序列；E{e*(m)u(m)}表示S个e*(m)u(m)的期望序列，||u(m)||表示S个延迟信号序列u(m)的二范数，E{||u(m)||2}表示S个延迟信号序列u(m)的期望；（6）、根据步骤（3）得到的接收信号in(n)的自相关量Rin(n)(ko)和步骤（5）中得到的统计量对自反馈信道估计滤波器进行迭代更新：w(N)=w(N-1)+αE{e*(m)u(m)}-E{e*(m)}E{u(m)}-Rin(n)(k0)E{|...

【技术特征摘要】
1.一种同频全双工SISO系统中自反馈干扰时域抑制方法，其特征在于包括以下步骤: (1)、根据实际情况设置自反馈信道估计滤波器长度L，自反馈信道估计滤波器可表示为w (n) = [wQ (n)，W1 (n),..., W1^1Oi)],其中W1 (n)，0≤I≤L-1为自反馈信道估计滤波器的第I个元素；初始化自反馈信道估计滤波器w (0) =0，此时同频全双工SISO系统发送信号未进行自反馈干扰抑制，时刻n时的发送信号记为: e(n) = in (n) +yF (n) +Ii1 (n)； 其中，in(n)是同频全双工SISO系统接收的来自源端的接收信号，yF(n)是同频全双工SISO系统的自反馈信号，njn)为同频全双工SISO系统接收的噪声； (2)、提取并存储X个连续的发送信号样本点，构成Z个发送信号序列e(n-z) G CMX1, 0 < z < Z-l, M 为发送信号序列 e (n-z)的长度，e(n_z) = [e (n_z)，e (n_z_1),..., e (n-z- (M-1))],其兀素 e (n_z_p), 0 ^ p ^ M-1 表不第 n_z_p 时刻的发送/[目号； 使用滑动相关技术，计算发送信号序列e(n-z)的滑动相关量E{eH(n-Z)e(n-Z-1)}，滑动相关量6{61!(]1-2)6(11-2-；0}表示 eH(n-z) e (n-z-1)的期望,其中 eH(n_z)为 e (n_z)的转置共轭，e (n-z-1) = [e (n-z-1), e (n-z-1-1)， ，e (n-z-1-(M-1))],其元素 e (n-z-1-p)表示第n-z-1-p时刻的发送信号，i为发送信号序列e (n-z)的滑动长度，i = 1，2，...，Q，Q为滑动长度最大值； 令滑动长度i = 1，2...Q，计算Q个滑动相关量，将滑动相关量最大值对应的对应的i值作为自反馈信道的反馈时延k。； (3)、实时提取同频全双工SI...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨吉松，孙辰，刘皓，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：